Im Jahr 1827 schenkte der griechische Kaufmann Z.P. Zosima sein Landhaus in Presnja der Moskauer Universität. Auf diesem Gelände wurde ein Observatorium nach dem Entwurf des ersten Direktors, des Professors für Astronomie D.M. Perewoschikow, errichtet. Der Architekt D.G. Grigorjew entwarf das Hauptgebäude aus Stein mit einem runden Turm auf einem doppelten Fundament, das die Installation besonders präziser astronomischer Instrumente ermöglichte, sowie ein zweigeschossiges Holzhaus für die Professoren. Das Observatorium nahm 1831 seine Arbeit auf.

Hier wurden wichtige wissenschaftliche Forschungen durchgeführt: die ersten spektroskopischen Beobachtungen von Himmelsobjekten in Russland, einschließlich der Sonne; die Grundlagen der heimischen Astrophotometrie wurden gelegt; systematische Fotografien des Sternenhimmels und die Untersuchung variabler Sterne wurden begonnen; die Moskauer Gravitationsanomalie wurde erforscht und vieles mehr. In den 1860er Jahren wurde ein Dienst für genaue Zeit eingerichtet, und 1931 begann die Übertragung von Zeitzeichen über das Radio, die sogar während des Krieges fortgesetzt wurde. Im Observatorium arbeiteten Wissenschaftler wie B.J. Schweizer, F.A. Bredichin, W.K. Ceraskij, P.K. Schternberg, nach dem das astronomische Institut benannt ist, und andere, die einen bedeutenden Beitrag zur Entwicklung der Astronomie geleistet haben.

In verschiedenen Jahren hielten hier Vorträge M.J. Lermontow, A.I. Herzen, M.W. Wassnezow, der Sohn des Künstlers W.M. Wassnezow.

Die spezifische Arbeit des Observatoriums erforderte ständige Modernisierung und Bauarbeiten zur Unterbringung neuer Geräte. 1859 wurde ein Pavillon mit einer Metallkuppel für einen zehn Zoll Refraktor aufgestockt; 1895 wurde der "Nazarow-Turm" für einen sieben Zoll Refraktor errichtet, entworfen von K.M. Bykowski; um die Jahrhundertwende wurde an den runden Turm des Hauptgebäudes ein Hörsaal angebaut, und auf dem Turm wurde eine drehbare Kuppel und ein Teleskop-Astrograf installiert.

1903 wurde ein Wohnhaus für anreisende Astronomen erbaut, entworfen von D.W. Sterligow und umgebaut von A.S. Grebenschikow.

1931 wurde auf der Basis des Observatoriums das Astronomische Institut (GAISh) gegründet.

Der Wiederaufbau Moskaus nach dem Krieg erschwerte die Arbeit des Observatoriums erheblich. Es funktionierte bis in die 1970er Jahre weiter, und die letzten wissenschaftlichen Beobachtungen wurden 1990 durchgeführt.

Heute befindet sich im Gebäude ein wissenschaftlich-pädagogisches Museum, ein Observatorium mit wertvollen astronomischen Exponaten und dem größten Teleskop in Moskau.