När Lunds universitet invigdes år 1668, fanns det en sedan 1667 utnämnd Professor Cosmographus et Ptolemaicos med uppgift att forska och undervisa i "teoretiska astronomin, sfäriska trigonometrin, gnomoniken, beräkningar av de kyrkliga högtiderna, geografin, globernas bruk och seglingskonsten". Dessa omfattande arbetsuppgifter hade anförtrotts Andreas Spole.

Med stor framsynthet gick Spole omedelbart till verket att för Lunds universitet inrätta ett observatorium, till stor del bekostat av honom själv. Det uppfördes intill Winstrupsgatan och Sankt Petri Kyrkogata och kunde tagas i bruk år 1672. Dessvärre blev resultaten av Spoles ambitiösa insatser kortvariga. I samband med slaget vid Lund 1676 brändes observatoriet till stor del ned, och hans utrustning förstördes.

Efter slaget vid Lund dröjde det drygt 70 år, innan Lunds universitet fick ett nytt observatorium. 1749 inrättades ett ytterst modest observatorium ovanför trappan i Lundagårdshusets runda trapptorn. Något senare ökades tornets höjd, och en ny trapphusvåning inrättades, varjämte möjligheter öppnades att uppställa instrument på trapphustornets tak.

Med enkla instrument bedrevs i det nya observatoriet studier av varierande art. Genom kraftfulla insatser av professor Schenmark och observator Nenzelius kunde viss ny utrustning anskaffas. Mot slutet av 1780-talet hade man förutom pendelur, andra tidmätare samt meteorologisk mätutrustning fem refraktorer, varav en utförd som ett transitinstrument. Vidare fanns det en kvadrant med teleskop samt en reflektor av Gregory-typ. Slutligen hade man en mikrometer och geodetisk mätutrustning.

Under 1800-talets första hälft blev det alltmera uppenbart, att observatoriet i Lundagårdshusets trapptorn inte kunde tillfredsställa ens mycket modesta krav på observationslokaler. Härtill var såväl lokalernas torftighet som deras läge i Lunds centrum alltför påfallande negativa faktorer. Detta ledde till långa diskussioner vid riksdagen 1859-1860. Slutligen avslogs förslaget om medel till ett nytt observatorium vid Lunds universitet. Efter förnyad behandling under riksdagen 1862-1863 vann dock förslaget gehör.

Relativt snabbt bestämdes, att det nya observatoriet skulle uppföras på den s k Svanelyckan. Som en avgörande fördel såg man, att observatoriet skulle få fri horisont i alla riktningar utom norrut. Natthimlen var mörk förutom i norr.

Observatoriet på Svanelyckan stod klart år 1867. Samma år installerades dess huvudinstrument, vilket hade beställts, samtidigt som byggnadsarbetena för observatoriet påbörjades. Instrumentet var en refraktor med en objektivdiameter om närmare 25 centimeter. 1874, uppställdes den nya meridiancirkeln, efter refraktorn observatoriets främsta instrument. Dessa två instrument skulle under lång tid svara för lundaobservatoriets huvudsakliga produktion av observationsresultat.

Tidigt omfattade observationerna med refraktorn omfattande spektroskopiska undersökningar av stjärnatmosfärens sammansättning. Samtidigt användes instrumentet också för positionsbestämningar och undersökningar av dubbelstjärnor samt för fotografisk fotometri.

Meridiancirkeln utnyttjades flitigt för absolutbestämningar av positioner för stjärnor och för medlemmar av planetsystemet. Framför allt under 1800-talets senare del baserades många av dessa arbeten på en kombination av observationsresultat erhållna med meridiancirkeln och med astrografen.

Kring sekelskiftet var verksamheten vid lundaobservatoriet mycket kraftfull. Medan detta i huvudsak var ytterst positivt, innebar de begränsade lokalerna åtskilliga problem. Dessa löstes, åtminstone delvis, när den stora nya byggnaden, den s k räknebyrån kunde tagas i bruk 1912. Denna byggnad blev omedelbart och har förblivit tyngdpunkten i institutionens verksamhet.

Ytterligare utökning av observatoriets lokaler erhölls senare genom tillkomsten av den s k grindstugan, en f d vaktmästarbostad, och seismografkällaren. Den senare inrättades, huvudsakligen under marknivå, för seismografiska ändamål. Under 1940-talet utvidgades lokalerna genom utgrävning av källarutrymmen under observatoriebyggnaden och räknebyrån. Ungefär samtidigt tillkom den s k forskarbaracken, ursprungligen avsedd för yngre forskare. Som sådan var den ett provisorium, som permanentats. Baracken förlängdes 1973 för att ge plats åt observatoriets datoranläggning.

Senare har nya lokaler tillkommit för undervisning och mekanisk verkstad. Moderna undervisningslokaler är inhyrda utanför institutionen. För institutionens mekaniska verkstad har utrymme beretts vid Fysicum.

Under lång tid var refaktorn och meridiancirkeln institutionens helt dominerande observationsinstrument. Båda kompletterades och moderniserades efterhand.

År 1914 installerades astrografen, en refraktor med en objektivdiameter om 18 centimeter. Astrografen användes ursprungligen för identifikation av småplaneter. Senare användes den för fotografiska och visuella studier av stjärnor och planeter. Astrografen försågs också med ett objektivprisma, med vars hjälp spektroskopiska observationer kunde göras. Under senare år har astrografen blivit ett utmärkt övningsinstrument.

Som komplement till meridiancirkeln anskaffades ett mindre passageinstrument. Passageinstrumentet användes senare i undervisningen.

En seismograf installerades år 1916. Seismografiska studier var under många år en viktig del av observatoriets verksamhet. Resultaten blev också mycket uppmärksammade. I mitten av 1950-talet avslutades dock denna del av institutionens arbete.

I och med introduktionen av moderna spegelteleskop blev refraktorn mindre aktuell för forskningsändamål. Delar av instrumentet, användes för konstruktion av en s k heliostatanläggning. Denna har använts för utveckling av instrumentering. Vidare har den i stor omfattning utnyttjats som övningsinstrument.

1985 erhöll institutionen som donation av Kungl Vetenskapsakademien en förnämlig heliostatanläggning. Genom insatser av universitetets byggnadsbyrå har den nya anläggningen kunnat monteras parallellt med den gamla heliostatinstrumenteringen. Den nya heliostatanläggningen ger möjligheter för utveckling av avancerad instrumentering och för utmärkta inslag i studenternas observationsverksamhet.

För utvärdering av fotografiska upptagningar av direkta bilder och spektrogram erfordras speciella instrument. Tidigt lyckades institutionen skaffa två fotometrar för dylika ändamål. En irisfotometer installerades för bearbetning av exponeringar av stjärnfält. För utvärdering av spektrogram av stjärnor införskaffades en spaltfotometer. Båda fotometrarna har använts synnerligen flitigt, först inom ren forskningsverksamhet, senare alltmer inom undervisningen.

I början av 1970-talet blev kraven på instrumentering för utvärdering av direkta bilder och spektrogram snabbt mycket höga. Detta berodde till stor del på introduktionen av elektronografi. Som resultat härav kunde observatoriet skaffa en datorstyrd precisionsmaskin med imponerande prestanda avseende uppmätning av exponeringar, fotografiska såväl som elektronografiska, inom ett mycket stort densitetsintervall. Dessutom var inställningsprecisionen för mätbordet mycket hög i två koordinater. Denna mätmaskin har använts intensivt. Till att börja med reserverades den helt för omfattande forskningsprojekt. Senare har den alltmer kommit att utnyttjas inom undervisningen.

När det byggdes, motsvarade observatoriet på Svanelyckan väl tidens krav på en observationsstation. Dessa krav har emellertid senare skärpts. Sammantaget ledde detta till, att man redan tidigt under 1900-talet började diskutera möjligheterna att bygga en observationsstation utanför Lund på ett ställe med bäst möjliga förutsättningar för observationsverksamhet. Ekonomiska realiteter gjorde, att förhoppningarna om en observationsstation förblev förhoppningar under tämligen lång tid. Först under 1950-talet blev projektet verkligt aktuellt, och planerna kunde preciseras.

Efter omfattande undersökningar av atmosfärsturbulensen på ett antal platser i Lunds närhet, kunde man välja ut den plats, som visat sig lämpligast för installation av modern teleskoputrustning. I det slutliga valet beaktade man luftturbulens, natthimlens mörkhet, dvs frihet från artificiella ljuskällor, och allmänna väderleksförhållanden. Valet föll på Jävan, en höjd som utgör en del av Romeleåsen. Marken donerades av ägaren, friherre Ture-Gabriel Gyllenkrok. Det kan noteras, att Jävan-stationen med sina 146 meter över havsnivån är det högst belägna svenska universitetsobservatoriet. 1962 års riksdag beviljade medel för installation av en observationsstation på Jävan, ganska exakt 100 år efter motsvarande riksdagsbeslut beträffande byggandet av observatoriet på Svanelyckan.

Tilldelade medel gav möjlighet att till observationsplatsen anlägga en väg samt att uppföra nödvändiga byggnader. Totalt uppfördes två instrumentbyggnader med kupoler och ett övernattningshus med mörkrum och mindre handverkstad.

En förutsättning för riksdagens beviljande av medel för en observationsstation på Jävan var, att instrumentering kunde bekostas från annat håll. Denna förutsättning uppfylldes, i och med att Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse förklarade sig villig att stå för kostnaderna för observationsstationens huvudinstrument.

Som huvudinstrument för observationsstationen valde man en reflektor med 61 centimeters huvudspegel. Teleskopet blev av s k Cassegrain-Nasmyth-typ med två observationsfoci. Hjälpinstrumenten placerades dels bakom huvudspegelcellen (enkanalsfotometer med fotomultiplikator), dels på ett kraftigt instrumentbord (fotografisk spektrograf för låg upplösning).

Huvudinstrumentet är placerat i Jävan-stationens högst belägna kupol. I den andra kupolen finns ett kombinationsteleskop för undervisningen. Det består av tre smärre teleskop monterade på en gemensam axel. Dessa är en SchmidtCassegrain-reflektor med en 32 centimeters ljussamlande spegel, ett Schmidt-Cassegrain-teleskop med 20 centimeters spegel samt ett Schmidtteleskop med 20 centimeters spegel.

1976 erhöll institutionen för astronomi från Carl Springers stiftelse i Karlskrona en donation på 100 000 kronor som basbelopp för ett planetarium. Genom att institutionen lyckades tillskjuta ytterligare 60 000 kronor, och byggnadsstyrelsen genomförde en ombyggnad av gamla föreläsningssalen, kunde planetariet tagas i bruk 1978.

Planetariets huvudprojektor, från den japanska optikfirman GOTO, kunde visa en naturtrogen stjärnhimmel med ca 3000 stjärnor samt sol, måne och de fem ljusstarka planeterna. Denna projektor flyttades till Lunds gamla vattentorn i samband med institutionens flytt dit och senare till Vattenhallen science center.  

År 2012 ersattes den optomekansika projektorn med en digital projektor som tillsammans med 6 dedikerade datorer simulerade inte bara natthimlen utan hela vårt synliga universum.  I dag kan man fortfarande besöka vårt planetarium som erbjuder visningar för både allmänheten under helgar och lov.

Redan 1937 började Institutionen för astronomi planera en flyttning från stadsparken i Lund.  Denna planering hade varit aktiv i flera olika omgångar.  När Akademiska Hus i Lund köpte tomten med Lunds gamla vattentorn 1994 inleddes det projektarbete kring flytten.  Tomten är belägen på en av Lunds högsta punkter där astronomerna kan göra observationer fritt från stadens ljus.  

Institutionen fick ett nytt och modernt hus med en central placering i universitetsområdet.  Det gamla, 32m höga vattentornet från 1910 byggdes om för att få en ny funktion som en del av verksamheten.  Institutionens planetarium installerades på nivå två och det förberedes för ett större teleskop som skulle installeras där.

Ett antal historiska instrument och föremål flyttades, inklusive det 100 år gamla meridiancirkelinsturmentet och bronsbysten av Tycho Brahe som hade stått i stadsparken från år 1901.  Bysten gjordes av den danske bildhuggaren Vilhelm Bissen till 300-årsminnet av Tycho Brahe.

I följd av konflikter på Institutionen för astronomi år 2008 upplöste naturvetenskapliga fakultetens dekan styrelsen och satte in Bengt Söderström som en extern prefekt.  År 2010 enades sen Institutionen för astronomi med Institutionen för teoretisk fysik för att då bilda Institutionen för astronomi och teoretisk fysik. 

Astronomienheten heter dock fortfarande 'Lund Observatory' på engelska och astronomerna publicerar under det namnet.