旧天文台在东山区越秀中路125号。新天文台在天河区石牌。1926年，中山大学设数学天文系，次年2月，在文明路校内建筑天文台，1929年6月29日落成。主要仪器有法国制天文标准时钟、15厘米口径子午仪、20厘米反射望远镜、德国制赤道仪各一，和气象仪器多种。其中法国制天文标准时钟置于气温不变的地窖中，其时刻即子午仪所测定的恒星时。曾出版《国立中山大学天文台两月刊》等3种刊物。这座天文台除供天文教学与研究外，还承担一部分全国天文观测工作。由于当时世界著名天文台多在北纬40度以上，而这座天文台位于北纬20多度，可以从不同于这些世界著名天文台的角度，对天象进行观测，因此，在天文科学研究和教学上，都起着重要的作用。天文台地面部分为一座长方形的二层楼房，坐北向南，正面有阶梯数十级下达大道。楼房东侧为相通连的六角塔形三层楼房，地下部分为一地窖。
1935年秋，中山大学数学天文系迁石牌新校舍，天文台随同迁移。位于校园高岗之上，1938年建成，面积为旧台4倍，外观像欧洲古代堡垒，山风松涛，风景清幽，登临其上，可俯瞰全校，为校内著名风景点。该台建成不久，广州沦陷，直到抗战胜利后之翌年，才开始正式使用。1953年，广州专科学校调整院系，中山大学迁往河南康乐，新、旧天文台址仍留在现越秀中路及石牌原地。