校内最高的建筑物。1952年，因院系调整，气象系被并入北京大学，气象台被废弃。1976年的唐山大地震波及到北京，气象台严重损坏。1997年，物理系副系主任尚仁成教授提出清华应重新发展天文学科，并在1999年提议将已废弃多年的气象台改建为天文台，得到王大中校长的支持。2001年，天文台被国务院正式公布为第五批全国重点文物保护单位。2016年被列入为“首批中国20世纪建筑遗产”。