1868 yılında Rasathane-i Amire adıyla kurulan kurum, faaliyetlerine imparatorluk içinde kendisine bağlı meteoroloji istasyonlarından telgraf ile ulaşan gözlem sonuçlarının değerlendirilmesine dayanan hava tahminleriyle başlamıştır. İlk merkezi o dönemde Pera tepesi olarak anılan bugünkü Tünel civarında olup, ilk müdürü 1863 yılında Osmanlı imparatorluğu telgraf şebekesini yenilemek amacıyla Fransa'dan davet edilmiş "Kumbari Efendi" adıyla tanınan Aristidi Coumbary'dir. Salih Zeki Bey'in müdürlüğünden sonra Rasathane Maçka'daki Topçu Okulu'nun karşısındaki telgrafhaneye taşınmıştır. Bu binada 1894 büyük İstanbul depreminden sonra alınan ve çalıştırılmaya başlanan sismoğraflar mevcuttu. Rasat-hane-i Amire ve tüm kayıtlar 31 Mart 1909 olayında yok edilmiştir. 21 Haziran 1910 tarihinde, anılan kurumun devamı niteliğinde bir rasathaneyi (Kandilli Rasathanesi) kurmak üzere "Fatin Hoca" adıyla tanınan Fatin Gökmen görevlendirilmiştir. Fatin Gökmen yaptığı incelemeler sonucu rasathane kurulmasına en uygun yer olarak bugün rasathanenin yer aldığı İcadiye tepesini seçmiştir. Fransız Meteoroloji Birliğinin başkanı Prof. Dr. Angot ile kurulan işbirliği ile 1 Temmuz 1911 tarihinden itibaren sürekli ve sistematik meteoroloji gözlemlerine başlanmıştır. Astronomi Çalışmaları Rasathane-i Amire de başlamış, hatta Salih Zeki 1892 ve 1894 takvimlerini hazırlamıştır. 1918 yılında Alman Zeiss firmasına sipariş edilen büyük ekvatoryal teleskop Kurtuluş Savaşının bitip Almanya ile hesapların kapatılmasına kadar ülkemize gelememiştir. 1925 yılında geldikten sonra o zamanki koşullar içinde bina için peyderpey ödenek gelmiş 1935 yılında tamamlanan binaya teleskop yerleştirilmiştir.
Hem eleman yetersizliği hem diğer şartlar nedeni ile tatbiki gözlemler yapılsa bile sistematik gözlemlere ancak 1947 yılında başlanabilmiştir. Rasathane de Astronomi faaliyeti iki servis çatısı altında sürdürülmüştür. Bunlar Zaman ve Güneş Fiziği Servis'leridir. 1994 yılından itibaren Zaman Servisi, Güneş Fiziği servisi ile Astronomi Laboratuvarı adı altında birleşerek çalışmalarını devam ettirmektedirler
Faaliyetlerini 1982 yılına kadar Milli Eğitim Bakanlığı'na bağlı olarak yürüten Kandilli Rasathanesi, 28.3.1983 tarih ve 2809 sayılı kanunla yasalaşan 41 sayılı kanun hükmünde kararnameyle Boğaziçi Üniversitesi bünyesine bir enstitü statüsüyle dahil edilmiştir. Kandilli Rasathanesi, Boğaziçi Üniversitesi bünyesinde, "Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü" adı ile yeni bir enstitü kimliğini kazanınca, görevlerinde genişleme, organizasyonunda yenilenme olmuştur. Bu değişim kapsamında araştırma-uygulama çalışmaları Jeofizik, Jeodezi ve Deprem Mühendisliği Anabilim dallarındaki yüksek lisans ve doktara eğitimleri ile bütünleşmiştir. Astrofizik Anabilim dalı B. Ü. Fen Fakültesi Fizik bölümüne bağlanmıştır. Kandilli Rasathanesi'nde anabilim dalları haricinde Ulusal Deprem İzleme Merkezi, Meteoroloji, Jeomanyetik ve Astronomi laboratuvarları mevcuttur.
Astronomi Laboratuvarında Güneş ışıkküre (photosphere ,fotosfer) gözlem, değerlendirme ve bununla ilgili raporları veri merkezlerine göndermenin yanısıra zaman servisi’nin rutin çalışmaları ile ilgili de
-698 sayılı kanunun 3. Maddesine dayanarak Hicri-kameri ay başları ve dini bayram günlerinin hesaplanması,
-Mahkemelerin adli astronomi kapsamında talep ettiği raporları hazırlamak,
-Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü, askeri sınır karakolları ve havaalanlarına Ay ve Güneş’in hareketlerine ait zamanları yıllık raporlar halinde bildirme çalışmaları sürdürülmektedir.