Среди культурных памятников Самарканда особое место отведено остаткам обсерватории, построенной Улугбеком  у подножья возвышенности Чупан-ата.

Об устройстве обсерватории имеется мало сведений. Построена она, по некоторым данным, в 1428-1429 г.г. Обсерватория Улугбека была одной из самых больших на Востоке. Её создатель занимал почётное место среди выдающихся астрономов мира, а получивший всемирную известность астрономический труд Улугбека явился последним словом всей средневековой восточной астрономии. Великий узбекский поэт Алишер Навои так говорил об Улугбеке: «…все его сородичи ушли в небытие; кто о них вспоминает в наше время? Но он, Улугбек, протянул руку к наукам и добился многого». Выдающийся астроном Лаплас назвал Улугбека «величайшим в истории астрономии наблюдателем».
Трактат Улугбека «Новые гурганийские таблицы» содержит обширную теорию и таблицы, составленные по наблюдениям  Улугбека в обсерватории. Среди теоретического материала изложены различные восточные системы летоисчисления, астрологические теории и теории планет, рассмотрены вопросы практической астрономии.

Большой интерес представляет таблица географических координат 683 различных населённых пунктов мира. Звёздный каталог Улугбека состоит из 1019 звёзд, разделённых на созвездия. Каждая звезда имеет свой номер, кратко описано её положение в созвездии, указаны координаты – долгота и широта, а также определена величина звезды. Этот звёздный каталог был гораздо точнее европейских каталогов, созданных через сто лет после смерти Улугбека.

Обсерватория была снабжена лучшими и наиболее совершенными в то время инструментами. Высота сохранившейся части секстанта Фахри, находящегося в траншее и открытого в 1908 году самаркандским археологом Вяткиным В. Л., равна 11 метрам.
При помощи главного инструмента обсерватории определяли основные постоянные величины астрономии: наклонения эклиптики, точки равноденствий, продолжительность звёздного года и другие величины. Улугбек производил наблюдения за звёздами при помощи небольших армиллярных сфер, которые до нашего времени не сохранились.
Огромные размеры секстанта, удачная конструкция и высокое мастерство самаркандских астрономов обеспечили высокую точность наблюдений.

Некоторые астрономические величины были определены Улугбеком с колоссальной точностью. Продолжительность года Улугбек определил в 365 дней 6 часов 10 минут и 8 секунд, в то время как действительная величина года – 365 дней 6 часов 9 минут и 9,6 секунд.
Самаркандская астрономическая школа Улугбека оказывала большое влияние на развитие астрономии мусульманского Востока.
После убийства Улугбека в 1449 году обсерватория разрушилась. В XVI веке она представляла собой груду развалин. И только в 1908 году были обнаружены её остатки по документу XVII века, который указывал на место расположения обсерватории.
При раскопках 1908-1909 гг. были обнаружены следы круглой стены в один кирпич и часть главного инструмента. В 1914-1915 гг. на вершине холма была расчищена площадка диаметром около 50 метров и устроено сводчатое перекрытие над откопанной траншеей с частью секстанта.

В результате раскопок 1940-х гг. было установлено, что обсерватория представляла собой единое архитектурное целое; «круглая стена» оказалась остатками внешней стены громадного трёхэтажного здания цилиндрической формы. Здание имело плоскую кровлю, где располагались некоторые астрономические инструменты. План здания был достаточно сложным: в нём были большие залы, комнаты, коридоры, переходы, соединяющие эти помещения и т.п. Середину обсерватории занимал главный инструмент – секстант.
Во время раскопок 1948 года около обсерватории было обнаружено погребение с конём, предположительно относимого к I тысячелетию до н. э.  и принадлежащего народу тюркского происхождения.
В 1964 году возле обсерватории был открыт мемориальный музей имени великого астронома. Среди экспонатов представлены предметы, найденные при археологических раскопках, фотокопии рукописей, панно с  изображением Улугбека и другие предметы, характеризующие эпоху Улугбека, его жизнь и деятельность.

Обсерватория Улугбека – один из интереснейших памятников мирового значения – является ярким и убедительным доказательством высокой самобытной культуры народов Средней Азии.