На окраине Самарканда Улугбек выбрал невысокий холм, на котором под его руководством была построена крупнейшая астрономическая обсерватория XV века. Время не пощадило ее и вскоре после смерти Улугбека в 1449 году его обсерватория пришла в упадок, а затем постепенно разрушилась и была забыта. Лишь в 1908 году русский археолог В. Л. Вяткин с трудом отыскал развалины обсерватории Улугбека. Его раскопки продолжили советские археологи и сегодня мы можем достаточно полно представить себе внешний облик и оборудование крупнейшей обсерватории XV века.

Цилиндрическое трехэтажное здание обсерватории со множеством окон и помещений, достигавшее около 50 м в диаметре, имело мраморный цоколь и керамическую облицовку из яркой резной мозаики. Внутренние помещения были оштукатурены и, но свидетельству очевидцев, на их стенах имелись изображения небесных сфер и «семи климатов». Холм, на котором была воздвигнута обсерватория, имел высоту 21 м, с крыши обсерватории (то есть с высоты 55 м) открывался широкий горизонт.

Здание обсерватории имело центральный широкий проем, расположенный по меридиану. В этом проеме и располагался главный угломерный инструмент обсерватории— исполинский секстант.