Khởi công từ năm 2015, Đài quan sát thiên văn Hòa Lạc có nhiệm vụ nghiên cứu về Vật lý thiên văn và phổ biến kiến thức về khoa học vũ trụ tới cộng đồng; Hỗ trợ đào tạo và nâng cao chất lượng nhân lực trong lĩnh vực vật lý thiên văn và vũ trụ; Hợp tác nghiên cứu với các nhóm nghiên cứu cùng lĩnh vực trong và ngoài nước.
Ngày 12/4 năm 2019, Đài quan sát thiên văn khánh thành. Đài được đầu tư hơn 60 tỷ đồng, là đài quan sát thiên văn lớn nhất cả nước, nằm trong quần thể Trung tâm phổ biến kiến thức vũ trụ cùng với Bảo tàng Vũ trụ Việt Nam và nhiều phòng học vũ trụ khác.
Đài thiên văn Hà Nội được trang bị một kính thiên văn quang học phản xạ dạng Ritchey-Chretien có khẩu độ 50 cm do Công ty Marcon, một công ty nổi tiếng của Ý về cơ khí chính xác, thiết kế và chế tạo. Đây là kính thiên văn có khẩu độ lớn nhất Việt Nam hiện nay.
Hệ kính này cho phép thực hiện một số nghiên cứu mới và lý thú về vật lý thiên văn như chụp ảnh các thiên hà, tinh vân, hệ sao đôi, theo dõi các cơn bão và hoạt động diễn ra trên bề mặt một số hành tinh gần Trái Đất như Sao Mộc, Sao Hỏa, theo dõi hoạt động của Mặt Trời.
Hệ kính này cũng cho phép quan sát các hành tinh ngoài hệ Mặt Trời. Kính thiên văn cũng là phương tiện lý tưởng để người yêu thiên văn có cơ hội chiêm ngưỡng những hiện tượng thú vị như mưa sao băng, nhật thực, nguyệt thực, siêu trăng.
Tại Đài thiên văn Hà Nội còn nhà chiếu hình vũ trụ quy mô 100 người, được thiết kế giống như một rạp chiếu phim nhưng với màn hình dạng mái vòm. Những thước phim sẽ được trình chiếu lên mái vòm bởi hệ thống 6 máy chiếu độ phân giải cao mang lại hiệu ứng 3D chân thực về bầu trời và các vì sao, đem lại cho người xem trải nghiệm như đang bay vào vũ trụ.
Dự kiến hơn 100 bộ phim về vũ trụ sẽ được trình chiếu ở đây, cung cấp kiến thức về thiên văn học, giải thích một số hiện tượng thiên văn như sự phân định các mùa trong năm, sự thay đổi vị trí các thiên thể trên bầu trời, các hiện tượng quen thuộc như nhật thực, nguyệt thực một cách trực quan thông qua hiệu ứng hình ảnh. Theo PGS.TS Phạm Anh Tuấn, trước tiên Đài thiên văn Hà Nội sẽ ưu tiên những đoàn học sinh STEM đến tham quan, trải nghiệm.
