Обсерватория Улугбека была возведена на холме Кухак по велению Мирзо Улугбека в 1428-1429 годах.

Выдающимся достижением самаркандских астрономов был составленный ими каталог звезд, снабженный предисловиями, так называемый “Зидж Улугбека” или “Зидж Гургони”. Ценность этого каталога, прежде всего, в том, что в каталоге определены координаты 1018 звезд. Над этими таблицами самаркандские астрономы работали долго и закончили их к 1437 году, но изменения и добавления Улугбек вносил в них до самой своей смерти.

После смерти Улугбека обсерватория еще продолжала работать 20 лет. Только в 1469 году, после убийства правителя Самарканда Абу Сайда его сыном Мирзой Султаном Ахмадом, положение ученых настолько ухудшилось, что Али Кушчи с учениками вынужден был покинуть обсерваторию и переехать в Герат, где первым министром государства был великий узбекский поэт Алишер Навои. Вскоре самаркандского астронома пригласили в Стамбул. Там он закончил и издал труды обсерватории. Астрономические таблицы, составленные в обсерватории Улугбека, пользовались заслуженной славой на Востоке и очень долго оставались непревзойденными по точности. В Европе они были впервые изданы в 1650 году.

Опустевшее здание обсерватории стояло еще много лет, и лишь в начале XVI века было разобрано на кирпичи. В начале XX века месторасположение обсерватории Улугбека было найдено самаркандским археологом В.Л. Вяткиным.

Главным в обсерватории является гигантский угломерный инструмент – секстант или квадрант – вертикальный круг. Он был точно ориентирован по меридиану с юга на север и был предназначен для наблюдений за Солнцем, Луной и другими планетами небесного свода. Сохранившаяся до нашего времени часть этого инструмента была опущена в глубокую узкую траншею, выбитую в скальном основании холма, по которой уложены две параллельные дуги из жженого кирпича, скрепленного раствором алебастра.

Обсерваторию Улугбека украшает прекрасная гравюра голландского художника XVII века с надписью над изображением Улугбека.

В 1964 году рядом с местом, где находилась обсерватория, был открыт мемориальный музей Улугбека. Здесь выставлены отрывки из знаменитых таблиц со сведениями о звёздах, вычисленных Улугбеком и его соратниками, фотографии раскопок, коллекция древних астрономических инструментов, фрески, изображающие эпизоды жизни астронома.