Головна будівля обсерваторії побудована в спрощеному стилі пізнього класицизму, має форму восьмигранної башти.
Головний вхід до обсерваторії спрямований на південь. З західного боку будівлі, розташована зала за меридіаном з відкритою терасою, на яку виставлялися переносні астрономічні інструменти. Чотири несправжні колони з рельєфним орнаментом, сходи з поруччями зроблені з чавуну, пічка обкладено черепицею з ліпними прикрасами збережені в центральному холі обсерваторії. Архітектурний комплекс обсерваторії був частково перебудований в 1860—1890 роках. Лабораторії, будинки, павільйони для нових телескопів були побудовані в 1946—1960 роках.
Сучасність
Зараз обсерваторія займає близько 2,6 гектарів території в історичній частині Києва. Головна будівля, павільйон з меридіанним колом, павільйон з горизонтальним сонячним телескопом, три цегляні павільйони, лабораторії, житлові приміщення розмішені на території університетської обсерваторії.
Астрономічний музей заслуговує окремої уваги. Музей має близько 20 тисяч експонатів пов'язаних з наукою, технікою і краєзнавчими пам'ятками. Тут також є три старі астрономічні інструменти, такі як:
переносний телескоп, зроблений Ертелем (Ertel) в 1838 році;
1 лютого2007 Експертна рада Державної служби охорони культурної спадщини визнала університетську обсерваторію пам'яткою науки і техніки. У 2008 році вона внесена в попередній список Світової Спадщини ЮНЕСКО.