巴黎天文台是法國國王路易十四根據海軍國務大臣讓-巴普蒂斯特·柯爾貝爾的建議於1667年開始建立的,1671年完工,首任台長是法國著名天文學家卡西尼,他曾在這裡發現了土星的四個衛星(土衛八、土衛五、土衛四、土衛三)、卡西尼環縫、木星的較差自轉、大紅斑,解釋了黃道光的成因。
1679年,巴黎天文台出版了世界上第一部天文年曆,利用木星衛星的掩食幫助船舶測定經度。1863年,天文台出版了第一份現代意義上的氣象圖。1913年9月,巴黎天文台用艾菲爾鐵塔做天線,接收美國海軍天文台發出的無線電信號,精確測定了兩地的經度差。巴黎天文台還是國際時間局的所在地,直到國際時間局於1987年解散。