Das Königliche Observatorium von Madrid wurde auf Initiative von Karl III. auf Anregung von Jorge Juan gegründet. Der Bau des von Juan de Villanueva entworfenen Hauptgebäudes begann 1790 auf einer kleinen Anhöhe neben dem heutigen Retiro-Park, und zur gleichen Zeit wurde der Astronom W. Herschel mit dem Bau eines Spiegelteleskops mit einem Durchmesser von 60 cm beauftragt.

Das Villanueva-Gebäude beherbergt eine große Bibliothek mit vielen alten Büchern und einen Teil der Instrumentensammlung, wie z. B. einen Repsold-Meridiankreis von 1854, eine Sammlung von Präzisionsuhren und einen polierten Bronzespiegel von W. Herschel, der besichtigt werden kann. Ein Foucaultsches Pendel in der zentralen Rotunde veranschaulicht die tägliche Drehung der Erde. Der Rest der Sammlung kann im Saal für Erd- und Weltraumwissenschaften besichtigt werden, wo historisch interessante Instrumente sowohl des Observatoriums als auch des Instituto Geográfico del Nacional (IGN), der Einrichtung, der es seit 1904 angegliedert ist, ausgestellt sind.

Sie können auch die Rekonstruktion des Spiegelteleskops mit einem Durchmesser von 60 cm und einer Brennweite von 25 Fuß besichtigen, das der berühmte Astronom William Herschel zwischen dem späten 18. und dem frühen 19. Jahrhundert für das Observatorium entworfen hat und das 1808 während der napoleonischen Besetzung zerstört wurde.

Seit ihrer Gründung ist die Königliche Sternwarte auf den Gebieten der Astronomie und der Geowissenschaften tätig (Sonnen- und Sternenphysik, Himmelsmechanik, amtliche Zeitmessung, Geodäsie, Kartographie, Geomagnetismus, Seismologie, Meteorologie).

Gegenwärtig beherbergt es den Sitz des Nationalen Astronomischen Observatoriums und des Zentralen Geophysikalischen Observatoriums. Während der letzten Jahrzehnte war die Sternwarte ein Pionier in der Entwicklung der Radioastronomie in unserem Land und ihrer Anwendungen in Studien von astronomischem und geodätischem Interesse. Sie hat auch das Datenempfangszentrum des neuen nationalen Vulkanüberwachungs- und -warndienstes eingerichtet. Diese und andere Aktivitäten werden in den Videos gezeigt, die während des Besuchs zu sehen sind.

Versammlungen, Schulungen und Seminare untergebracht.