В 1827 г. купец грек З. П. Зосима подарил свою дачу на Пресне Московскому университету. В этом владении и была построена Обсерватория. Обсерватория открылась в 1831 г.
В обсерватории были проведены фундаментальные научные исследования: первые в России спектральные наблюдения небесных объектов, в частности Солнца; заложены основы отечественной астрофотометрии; начато систематическое фотографирование звёздного неба и изучение переменных звёзд; изучена Московская гравитационная аномалия и мн. др.
В 1860–е гг. здесь была создана служба точного времени, в 1931 г. отсюда началась подача сигналов точного времени по радио, которая не прекращалась и во время войны.
В 1931 г. на базе обсерватории был создан Астрономический институт (ГАИШ).
Послевоенное строительство Москвы значительно затруднило работу обсерватории. Она продолжала работу до 1970-х гг., последние научные наблюдения были проведены в 1990 г.
В настоящее время в здании располагается научно-учебный музей–
обсерватория с ценнейшими астрономическими экспонатами
и самым большим по размерам телескопом в Москве.