清光绪二十九年（1903年），为了延续观象台的天文观测，清廷拨款制造小地平经纬仪和折半天体仪安置在观象台。

清宣统三年（1911年），辛亥革命后，观象台改称为中央观象台。

民国十年（1921年），德国将被劫走的明代浑仪、清代天体仪、玑衡抚辰仪、地平经仪和纪限仪5件仪器归还，并同法国归还的5件仪器一齐重新安置在中央观象台上。同年，中央观象台东北角增建一座三层混凝土结构的观测楼。

民国十六年（1927年），紫金山天文台筹建后，中央观象台不再作观测研究。

民国十八年（1929年），中央观象台改为国立天文陈列馆。

民国二十年（1931年），“九一八”事变后，日本侵略者进逼北京，为保护文物，将置于观象台下的浑仪、简仪、漏壶等7件仪器运往南京（现这7架仪器在分别陈列于紫金山天文台和南京博物院）。

20世纪50年代，古观象台进行维修。

1956年，古观象台划归北京天文馆管理。同年5月1日，古观象台以“北京古代天文仪器陈列馆”正式对外开放。

20世纪70年代，古观象台进行维修。

1979年，古观象台的东半部出现坍方。

1980年，古观象台修缮完毕，并将城台内掏空，辟为两层展厅。

1983年，古观象台恢复对外开放。

2000年，北京市人民政府出资对古观象台台面进行修缮。

2005年，古观象台进行局部抢险修缮。

古观象台为砖砌高台建筑，上窄下宽，平面呈方形，台基中部黄土夯筑，底部边长24.6米，台基高为14.25米，总占地面积约1万平方米。东侧连接城墙，台顶平面高出城墙约3米。台西侧和北侧有马道供人登台，台中心有圆拱形门洞。八件大型铜制仪器陈列在台上南、西、北三面。台下西部为紫微殿、滴漏堂庭院。

古观象台庭院分为三条轴线，中路（大门耳房、紫微殿）为礼仪部分，西路（西侧顺山房、西厢房、西耳房）为管理用房，东路（东侧顺山房、东厢房、东耳房）为测量用房。庭院南侧为大门三间，两侧带耳房各三间，又接配房各三间。紫微殿面阔五间，东西附耳房各三间，殿前有东西厢房各五间。庭院东南角另有晷影堂三间，原有铜圭铜表，是测量夏至日、冬至日日射角的场所。

汤若望（1592—1666年），原名Johann Adam Schall von Bell，字道未，德国科隆人，天主教耶稣会传教士。明万历四十八年（1620年）抵达中国澳门，在中国生活47年，历经明、清两朝，是继利玛窦之后较重要的来华耶稣会士之一。

南怀仁（1623—1688年），原名FerdinandVerbiest，字敦伯，又字勋卿，比利时人，天主教耶稣会传教士。清顺治十五年（1658年）受派抵达中国澳门，后到陕西传教，清顺治十七年（1660年）到北京参与汤若望修订历法工作。清康熙三年（1664年）因“历法之争”入狱，次年释放。清康熙七年（1668年）复被起用，掌钦天监，制造天文仪器，后任太常寺卿、通奉大夫。是清初较有影响的来华传教士之一，为近代西方科学知识在中国的传播做出了较重要的贡献。

纪理安，清初来华的天主教传教士，耶稣会会士，德国维尔茨堡人。

元至元十六年（1279年），天文学家王恂、郭守敬等在现建国门西北侧修建了天文机构太史院和司天台，这是古观象台最早的前身。明正统七年（1442年）在元大都城墙东南角楼旧址上修建了观星台，安放了浑仪、简仪、浑象等天文仪器，并在城墙下建筑了紫微殿等房屋，后又增修晷影堂。至此，观星台和其附属建筑群已初具规模。

清顺治末年至清康熙初年，清廷内部发生了历法之争。以汤若望为代表主张使用西洋新法一方与以杨光先为代表的守旧势力进行了激烈的较量。清康熙八年（1669年）正月，亲政不久的康熙帝令传教士南怀仁一方（此时汤若望已含冤去世）和杨光先一方在大学士图海等官员的监督下，一同前往观象台演算节气时刻、推算月球和行星位置，结果南怀仁一方胜出。康熙帝遂令恢复使用新时宪历，为受到迫害的汤若望等人平反，并将杨光先等人革职查办。

后因观象台所沿用明代仪器不适用于西洋新法，在清康熙八至十三年（1669—1674年），康熙帝授命，令南怀仁采用当时欧洲天文学研究通用的度量制和仪器结构，先后监造了6架新的天文仪器置于观象台上，包括赤道经纬仪、黄道经纬仪、地平经仪、象限仪、纪限仪和天体仪。而台上原有的明代浑仪、简仪等则被移到台下。清康熙五十四年（1715年），传教士纪理安又为观象台设计制造了地平经纬仪。清乾隆九年十月二十七日（1744年11月30日），乾隆帝亲临观象台视察，并下令再造一架新的仪器，此仪器由传教士戴进贤和刘松龄负责监制，先后历经10年方得完成，新仪器被命名为玑衡抚辰仪。

2018年9月23日至24日，古观象台举办中秋赏月活动。

2022年10月25日，古观象台举办由北京天文馆主办的“北京古观象台建台580周年暨中国天文学会成立100周年纪念活动”。

古观象台从明正统七年（1442年）到民国十八年（1929年）连续观测近500年，积累了大量的天文科学资料，为人类的天文事业作出了较大的贡献。古观象台不仅进行天文观测，同时还进行气象观测，至今仍保存着清雍正二年（1724年）至光绪二十八年（1902年）的180年间的气象资料，是世界上现存较早、较完整的气象观测记录。

1979年8月21日，古观象台被北京市人民政府公布为北京市第二批市级文物保护单位。

1982年2月23日，古观象台被中华人民共和国国务院公布为第二批全国重点文物保护单位。

古观象台位于北京市东城区东裱褙胡同2号。

周三至周日9:00—16:30（16:00停止入馆）；

周一、周二例行闭馆（法定节假日及寒暑假除外）。

成人20元/人；

团体票16元/人。

北京市内乘坐29、52、63、122、140、403、637、639、957路公交车，在北京站东街站下车前往。

北京市内乘坐地铁1、2号线，在建国门站下车前往。

北京市东城区人民政府距离古观象台约3.8千米，驾车约16分钟。