На крыше обсерватории размещались небольшие приборы, солнечные часы, а в центре ее стоял главный инструмент — квадрант, который представлял собой вертикально установленную четвертую часть круга. Радиус дуги превышал 40 метров. Над землей возвышалась только часть инструмента, а остальная располагалась в подземной траншее. Общая протяженность разделенной на градусы дуги этого вертикального круга превышала 60 метров. Такой огромный инструмент позволял астрономам самаркандской обсерватории производить угловые измерения с высочайшей точностью. По обе стороны от квадранта располагались помещения для наблюдений за Солнцем и звездами, а также для теоретических работ.
Цоколь обсерватории был облицован мрамором, а портал и арки (их было по 32 на каждом этаже) — цветными изразцами. По верху здания шла широкая керамическая лента с надписью. Внутренние стены были покрыты картинами, схемами, изображениями семи небесных сфер, девяти небес, семи планет, звезд и земного шара с делением на климатические пояса.
Здание было устроено сложно: в нем были большие залы, комнаты, коридоры, переходы, соединяющие эти помещения. Середину обсерватории занимал главный инструмент — секстант. В здании располагалась богатая библиотека, ведь обсерватория была не только местом наблюдений: в ней трудились лучшие умы того времени — математики, философы, астрологи.
Астрономы наблюдали движение светил долго, год за годом… При помощи главного инструмента обсерватории они определяли основные постоянные величины астрономии: наклонения эклиптики, точки равноденствий, продолжительность звездного года и другие величины, выводимые из наблюдений Солнца, планет и Луны. Огромные размеры секстанта, удачная конструкция и высокое мастерство самаркандских астрономов обеспечили высокую точность наблюдений.
Некоторые астрономические величины были определены Улугбеком поразительно точно. Например, продолжительность звездного года определена им в 365 дней 6 часов 10 минут 8 секунд. Действительная величина года, по Ньюкомбу (1900 год), равна 365 дням 6 часам 9 минутам 6 секундам. По Улугбеку, наклонение эклиптики равно 23°30
По наблюдениям, произведенным Улугбеком в обсерватории, были составлены «Новые астрономические таблицы», которые, помимо прочего, содержали географические координаты 683 различных населенных пунктов стран мира. Звездный каталог Улугбека состоял из 1018 звезд, расположенных по созвездиям. Каждая звезда имела номер, было кратко описано ее положение в созвездии, указаны координаты (долгота и широта) и величина.
…Размышления старика прервал стук копыт. Его догнал палач. Тайный суд шейхов выдал разрешительную фетву на убийство. Улугбека приговорили к смертной казни за отступление от законов ислама. Спустяз несколько мгновений великого ученого не стало. А вскоре фанатичная толпа под предводительством дервишей уничтожила и обсерваторию. Руками, палками, кетменями, даже стенобитными машинами они разбивали стены, выдирали цветные изразцы, уничтожали приборы — все то, что составило славу Востока, дело всей жизни Улугбека.
Верные ученики спасли бумаги ученого. Вскоре ученый мир читал труды правителя Самарканда. Таблицы Улугбека были изданы в Константинополе, сразу же перепечатаны в Дамаске и Каире. В XVII веке книга трижды издавалась в Лондоне, печаталась в Париже, Флоренции, Женеве. На гравюрах эпохи Возрождения его помещали по правую руку от аллегорической фигуры Науки среди величайших ученых мира, ибо ни один астроном в течение столетий не сравнялся с великим самаркандцем в точности расчетов и наблюдений, которые он провел в своей обсерватории.
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».
Долгое время точное местонахождение обсерватории оставалось неизвестным. Лишь в 1908 году самаркандскому исследователю В. Л. Вяткину удалось обнаружить ее остатки благодаря документу XVII века, дававшему определенные указания на место расположения обсерватории.
При раскопках в 1908–1909 годах были обнаружены следы круглой стены в один кирпич. Сейчас уже трудно сказать, что натолкнуло археолога на мысль: а не круглой ли была обсерватория самаркандского ученого? Но круглые обсерватории стали строить только в наше время — это диктовалось необходимостью дать обзор телескопу. А во времена Улугбека телескопов не было и вряд ли могла появиться необходимость в большом круглом здании. Но раскопки Вяткина дали все-таки представление о том, что же представляла собой обсерватория Улугбека. «Круглая стена» оказалась остатками внешней стены громадного трехэтажного здания цилиндрической формы.
Изучение обсерватории приобрело широкий размах только в советское время. В результате в 1941–1948 годах было точно установлено, что представляла собой обсерватория.