徐家汇观象台始创于清同治十一年（1872年），由法国高镐鼎司铎发起。1872年12月开始正式记录，旧台在肇嘉浜畔，只是平屋数间，十分简陋。后因气象事业发展迅速，遂于1899年在徐光启墓东首辟地建起新台，1902年建成，同年，旧台迁入新址工作，也就是现在的徐家汇观象台。

　　这是一幢文艺复兴风格的三层建筑，高17米，建筑面积3000平方米。大楼中央建有砖木结构的测风塔，顶高40米，安有贝克莱风向风速仪。主楼楼面还安有法国巴尔惹门（音译）伯爵夫人玛尔太（音译）赠送的大钟一座，逢刻奏乐，遇时鸣钟，为周围居民授时。

　　该建筑外立面为灰色清水砖墙、圆拱券窗，窗框和窗下装饰采用红砖，局部墙身带有齿形饰，部分窗框由红砖砌筑成隅石状。中央入口上方设方形钟楼，钟楼上原有塔楼现已不存。平台及室外楼梯采用古典式宝瓶状栏杆。

　　徐家汇观象台在被国际天文协会确定为标准时计处后，在1926和1933年两次参加国际经度联测任务，成为重力加速度的基准点，是世界三大基准点之一（其他两处分别在巴黎和旧金山）。

　　1950年徐家汇观象台由上海军管会接管，后由中科院紫金山天文台管理并改为观象台。2004年1月5日被公布为徐汇区区级文物保护单位，现该观象台为上海市气象局所属。