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La Plata est une ville créée de toutes pièces, prévue comme capitale de la province après que la ville de Buenos Aires fut devenue la capitale fédérale de l'Argentine. L'observatoire est le résultat de la création en 1872 du bureau météorologique national, décidée par le président Domingo Sarmiento sur une initiative de l'astronome américain Benjamin Apthorp Gould (qui vécut en Argentine entre 1870 et 1885). La construction de l'observatoire fut financée par un décret passé par le fondateur de La Plata, le gouverneur de la province de Buenos Aires Dardo Rocha, le . Dans ce décret, il était demandé au ministère des travaux publics de concevoir des plans et d'établir un budget pour plusieurs bâtiments publics, dont l'observatoire.
Conçu par l'architecte général de La Plata, Pedro Benoit, les travaux de l'observatoire commencèrent en . Un an plus tôt, l'observatoire de Paris avait envoyé des instruments astronomiques vers la ville de Bragado, Buenos Aires, pour observer un transit de Vénus devant le Soleil, la position de cette ville étant particulièrement favorable, et l'événement soulevait un intérêt considérable dans les milieux scientifiques.
Le premier directeur de la nouvelle institution fut Francisco Beuf (lieutenant de l'armée française et directeur de l'observatoire naval de Toulon).
