近年の天体観測では、観測データ量が膨大になるため、観測装置の電子化や画像情報のデジタル化などにより、コンピュータやデータベースシステムを運用している天文台が多い。遠隔地にある観測装置の運用を目的として、通信ネットワークを活用した自動遠隔操作やデータ解析ソフトウエアなどの開発を行っている。他に際立った特徴としては、大型の天文台では電波望遠鏡や電子測定機器類による、デジタル分析装置を運用していることである。他には、様々な測定機器類を用いた精密データ解析を実施。また、大気による観測への影響を避けるために大気圏外・軌道上に設置された宇宙天文台も存在する。
歴史の古い天文台には、子午儀や子午環が設置されている所がある。子午儀とは子午線上（南北方向）にのみ向きを移動できるように作られた天体望遠鏡の一種である。子午儀で恒星の子午線通過時刻を計測することで、その恒星の赤経や子午儀の設置地点の経度を正確に求めることができる。子午儀には、レプソルド子午儀、バンベルヒ子午儀などがある。また子午環（Meridian circle）は、子午儀に目標天体の高度を測定する機能を付加したもので、これを用いると天体の赤緯や観測地の緯度も測定できる。かつては標準時や暦の編纂のために子午儀・子午環は不可欠な装置であった。現代でも GPS や原子時計を用いて決められた測地系や時刻系の較正のために使われている。
宇宙の観測は天体からやってくる電磁波、特に可視光線を受けて分析するという手段にほぼ限られるため、天文台には必ずと言って良いほど望遠鏡が設置されている。望遠鏡には光を捉え分析するための観測装置として冷却CCDカメラや分光器、光電測光器、赤外観測装置などが備えられている。詳しくは天体望遠鏡を参照のこと。
天文台の立地条件としては、天体からの微かな光を観測するために、市街地から離れた光害のない暗い場所を選ぶことが絶対条件である。また、晴天率が高いこと、気流が安定していること、広い視界を確保できる地形であることも求められる。そのため、近年の大型望遠鏡を擁する天文台はハワイのマウナケア山頂やチリのアンデス山脈、カナリア諸島などの高山に造られることが多い。電波望遠鏡の場合にも、観測を妨げる電波が少ない山間部や砂漠などが選ばれることが多い。天文台には観測のための望遠鏡が一つまたは複数設置されている。近年では望遠鏡を格納する部屋の温度環境を一定にするため、望遠鏡の設置場所とは別の観測室から遠隔操作で観測を行う天文台も多い。また、天体観測は複数夜にわたって行われることも多いため、観測者用の宿泊施設などが付随する場合もある。天文台の主な観測装置は以下の通りである。
現代の天文台には、保時・編暦や天文学の研究を担うために各国の公的機関や大学、高等学校の付属施設として設立された天文台と、個人や私企業、財団等によって作られた私設の天文台がある。また、日本においては地方公共団体などが運用を行う公開天文台も多数存在する。
日本最古の天文台は、『日本書紀』天武天皇3年（674年）条に登場する「占星台」であり、その名の通り、当時の天文学の主たる目的の1つであった占星術を目的としていた。「天文台」という言葉で知られているのは、天明2年（1782年）に江戸浅草に作られた江戸幕府天文方の「浅草天文台」であるが、「天文台」という言葉はむしろ少数派で、天文方の著作である『寛政暦書』では、「測量台」が採用されて、別名として「司天台」「観象台」などを併記するが「天文台」はない。なお、「司天台」は浅草移転前の天文方の天文台の呼称であるとともに、陰陽頭の土御門家が京都梅小路に作った天文台に用いられた。「観象台」は明治初期に東京大学や海軍省が採用している（当時は気象台の機能を兼ねていた）。明治21年（1888年）に設立された東京天文台が「天文台」の名称を採用して以後、日本で「天文台」という呼称が定着した。
2012年にイギリスのロンドンで開催される夏季オリンピックに向けて建設されたスポーツ施設。イースト・ロンドンのストラトフォードにあるオリンピック・パーク内に位置する。以前はハンドボール・アリーナ (Handball Arena) の名で知られたが、五輪開催期間中、ハンドボール競技に加えて、近代五種のフェンシングが催される上、2012年夏季パラリンピックでゴールボールの会場に選ばれた為、2012年1月に改称した。ロンドン五輪招致活動時の当初の案では、オリンピック・パーク内には4つのアリーナが建設される計画だったが、ロンドンでの開催が決定した後、2006年に公表された基本計画では、バレーボールはアールズ・コート・エキシビション・センター、フェンシングはエクセルでそれぞれ開催される運びとなり、新たに建設するアリーナの数は3つに削減された。6,000席から7,000席の客席を備え、ロンドンオリンピックでは、ハンドボール競技の予選から準々決勝までと近代五種競技のフェンシング、および射撃競技を開催するほか、ロンドンパラリンピックではゴールボールの試合が行われる。なお、ハンドボール競技の準決勝と決勝については、より大きな会場としてバスケットボール・アリーナで開催される。施設は予定通り2011年の初めには竣工し、建設費も予算内に収まった。2012年のオリンピックとパラリンピックの予行となるイベントも既に成功させている。オリンピックの終了後は多種目に対応するスポーツ施設へと改修され、地域向けの利用やアスリートのトレーニングなど、小規模から中規模のイベントでの利用を見込んでいる。移築が予定されているバスケットボール・アリーナとは異なり、カッパー・ボックスはオリンピック・パーク内の屋内アリーナ施設としては唯一、大会後も園内に建物が残される施設である。2012年1月、建物の外観やハンドボール専用ではない施設利用の実態から、施設名称をハンドボール・アリーナからカッパー・ボックスへと変更した。これに伴い、英国ハンドボール協会は広報戦略の転換を迫られた。2019年8月31日、日本のプロレスリング団体である新日本プロレスが、当アリーナにて『NJPW Royal Quest』と銘打った大会を開催する予定である。