En 1827, le marchand grec Z.P. Zosima a offert sa datcha à Presna à l'Université de Moscou. Sur ce terrain, un observatoire a été construit selon le projet du premier directeur, le professeur d'astronomie D.M. Perevoshchikov. L'architecte D.G. Grigoriev a conçu le bâtiment principal en pierre avec une tour ronde sur un double fondement, permettant d'installer des instruments astronomiques particulièrement précis, ainsi qu'une maison en bois à deux étages pour les professeurs. L'observatoire a commencé ses activités en 1831.

Des recherches scientifiques importantes y ont été menées : les premières observations spectrales d'objets célestes en Russie, y compris le Soleil ; les bases de l'astrophotométrie nationale ont été posées ; la photographie systématique du ciel étoilé et l'étude des étoiles variables ont été initiées ; l'anomalie gravitationnelle de Moscou a été étudiée, et bien d'autres choses encore. Dans les années 1860, un service de temps précis a été créé, et en 1931, la transmission de signaux de temps précis par radio a commencé, se poursuivant même pendant les années de guerre. Des scientifiques tels que B.Ya. Shveitser, F.A. Bredikhin, V.K. Tserasky, P.K. Shternberg, en l'honneur duquel l'institut astronomique a été nommé, et d'autres ont contribué de manière significative au développement de l'astronomie.

Au fil des ans, des conférences ont été données ici par M.Yu. Lermontov, A.I. Herzen, M.V. Vasnetsov, le fils de l'artiste V.M. Vasnetsov.

La spécificité du travail de l'observatoire nécessitait une modernisation constante et des constructions pour accueillir de nouveaux équipements. En 1859, un pavillon avec un dôme métallique a été surélevé pour un réfracteur de dix pouces ; en 1895, la tour « Nazarovskaya » a été érigée pour un réfracteur de sept pouces, conçue par K.M. Bykovsky ; à la fin du siècle, une salle de classe a été ajoutée à la tour ronde du bâtiment principal, et un dôme rotatif et un télescope-astrografe ont été installés sur la tour elle-même.

En 1903, un immeuble résidentiel pour les astronomes de passage a été construit, conçu par D.V. Sterligov et reconstruit par A.S. Grebenshchikov.

En 1931, l'Institut Astronomique (GAISh) a été créé sur la base de l'observatoire.

La construction de Moscou après la guerre a considérablement compliqué le travail de l'observatoire. Il a continué à fonctionner jusqu'aux années 1970, et les dernières observations scientifiques ont été réalisées en 1990.

Aujourd'hui, le bâtiment abrite un musée scientifique et éducatif, un observatoire avec des expositions astronomiques précieuses et le plus grand télescope de Moscou.