Observatoriet ble bestilt i 1675 av kong Karl II og grunnsteinen ble langt ned den 10. august samme år. Stedet ble valgt av arkitekten Christopher Wren. På samme tid opprettet kongen også posisjonen Astronomer Royal, «kongelig astronom», som direktør ved observatoriet og for å «gi ham selv dem mest nøyaktige omsorg og aktsomhet for å beriktige tabellene til himmelens bevegelser og plasseringen av fiksstjernene for sådan å finne ut den så lenge ønskede lengdegrad av stedene for å perfeksjonere navigasjonens kunst.» John Flamsteed ble den første utnevnte kongelige astronom. Bygningen, bygget av Wren, ble ferdigstilt sommeren 1676. Bygningen ble i begynnelsen ofte referert til som «Flamsteed House» grunnet dens første beboer. Det var den første bygningen i Storbritannia som utelukkende var oppført for et vitenskapelig formål.