L'attuale osservatorio fu terminato nel 1442. Era ospitato sullo spalto di un bastione delle mura di Pechino. Il bastione serviva anche come gnomone.
Durante il periodo Qing, sotto il regno dell'imperatore Kangxi, nel 1673 gli strumenti furono sostituiti da strumenti più moderni sotto la direzione del padre gesuitaFerdinand Verbiest ed altri ne furono aggiunti nel secolo successivo.
Gli strumenti attualmente esposti sono quelli realizzati dal gesuita fiammingoFerdinand Verbiest a partire dal 1673, nonché quelli costruiti successivamente.
Sulla piattaforma di osservazione si trovano i seguenti strumenti:
La sfera armillare eclittica del 1673 consiste in due dischi girevoli di bronzo concentrici. Serve a calcolare le coordinate eclittiche dei pianeti e corpi del sistema solare, così come il periodo solare. Il cerchio interno viene orientato sull'eclittica[5].
L'astrolabio sferico del 1673, oltre ad essere un globo celeste, consente di determinare i tempi in cui i corpi celesti sorgono e tramontano, così come la loro elevazioni ed azimut in un dato momento[6].
Il teodolite, costruito nel 1715 da Kilian Stumpf, è utilizzato come il precedente altazimut per misurare l'elevazione e l'azimut dei corpi celesti[7].
La nuova sfera armillare del 1744 fu costruita dai gesuiti Ignatius Koegler e August von Hallerstein. Questo strumento permette di determinare le coordinate equatoriali degli astri, nonché gli istanti esatti in cui essi sorgono e tramontano. Serve inoltre a calcolare il tempo solare. Questa sfera armillare è munita di due cerchi di ascensione retta per effettuare misure differenziali fra coordinate equatoriali[8].
^ Marilyn Shea, Sextant - 纪限仪 - Chinese Astronomy - 中国天文学, su hua.umf.maine.edu. URL consultato il 25 settembre 2010 (archiviato dall'url originale il 1º dicembre 2008).