台旧址内的历史建筑建于1901年，占地面积0.3公顷，为三层文艺复兴风格建筑。建筑立面结构对称，材质为清水砖。建筑拥有圆拱形的窗户，窗框则饰以红砖。局部墙身带有齿形装饰。平台和室外楼梯配有古典式宝瓶状栏杆。该建筑分别于2004年和2005年，入选徐汇区文物保护单位和第四批上海市优秀历史建筑。2014年，徐家汇观象台旧址作为徐家汇天主教历史建筑群的一部分，被列为上海市文物保护单位。2012年，上海市气象局出资修缮该建筑，将其打造为气象博物馆。博物馆展现了徐家汇观象台的历史。2013年起，博物馆作为徐家汇源