В 1949 году здесь были установлены первые крупные научные объекты. Ими стали прибор для наблюдений за короной Солнца, построенный по схеме французского астронома Лио, и телескоп-рефрактор с 16-дюймовыми (около 40 см) линзами для изучения звездного неба.
Датой основания обсерватории считается 30 июня 1945 года. Ее начали сооружать через полтора месяца после Победы и через год после освобождения Крыма. Построенная ранее вблизи курорта Симеиз и восстановленная в 1944—1945 годах «старая» крымская обсерватория вошла в состав нового научного учреждения в качестве филиала.
Позднее из Германии был привезен еще и 50-дюймовый (127 см) телескоп. Благодаря этой установке, например, стало возможным открытие в 1950-х потухших вулканов на Луне.
Сегодня Крымская обсерватория располагает 17 установками для наблюдения за космическим пространством. Это девять звездных оптических телескопов разной конструкции, четыре солнечных телескопа (в том числе два башенных и четыре радиотелескопа). Один из них — с диаметром зеркала 22 м — входит в пятерку самых точных радиотелескопов мира.
А в 1960 году в обсерватории установили телескопическую трубу с диаметром линз в 2,6 м, названную в честь первого директора станции — академика Григория Шайна. В то время этот телескоп был крупнейшим в Европе.
На его базе создана сеть для определения параметров вращения Земли.