国家天文台建有光学天文、太阳活动、月球与深空探测、空间天文与技术、计算天体物理、天文光学技术、天体结构与演化七个院重点实验室，并与二十余所大学、科研机构或高新技术企业建立了战略合作关系，成立联合研究中心或实验室。在河北兴隆，密云，怀柔，天津武青，昆明凤凰山，丽江高美谷，澄江抚仙湖，新疆南山、奇台、喀什、乌拉斯台，西藏阿里、羊八井，内蒙古明安图，吉林净月潭等地建有观测台站。中国科学院南美天文研究中心、月球与深空探测总体部依托在国家天文台。

国家天文台负责运行国家大科学装置—郭守敬望远镜（大天区面积多目标光纤光谱望远镜，LAMOST)，并负责在贵州省大窝凼组织实施国家大科学工程—500米口径球冠状主动反射面射电望远镜（FAST）的建设工作。国家天文台拥有2.16米光学望远镜、2.4米光学望远镜、50米射电望远镜、40米射电望远镜、25米射电望远镜、1米太阳塔等一批中等口径天文观测设备。

截至2014年底，国家天文台共有在职职工1268人。其中科技人员1203人、科技支撑人员399人，包括中国科学院院士8人、中国工程院院士1人、发展中国家科学院院士2人、研究员及正高级工程技术人员175人、副研究员及高级工程技术人员309人；全所进入创新岗位661人。

共有“西部之光”人才入选者92人（新增15人）；国家杰出青年科学基金获得者14人（新增2人）。

国家天文台现为天文学专业一级学科博士、硕士研究生培养点和光学工程、精密仪器及机械二个专业学硕士培养点，设有天文学专业一级学科博士后流动站。共有在学研究生495人（其中硕士生265人、博士生230人）、在站博士后58人。

2014年，国家天文台共有在研项目1047项（包括新增项目371项）。其中，承担国家重大科技专项课题13项（新增1项），主持（或承担）国家重点基础研究发展计划（973）和国家重大科学研究计划项目3项（新增1项）、承担（或参加）课题17项（新增4项），主持（或承担）国家高技术研究发展计划（863）项目（含军口）20项（新增9项），主持（或承担）国家科技基础性工作专项1项（新增1项），主持科技部国际合作项目2项（新增1项）；主持（或承担）国家自然科学基金重大项目1项（新增0项），主持（参加）重大项目课题4项（新增1项）、重点项目8项（新增2项）、国家杰出青年科学基金项目6项（新增2项）、创新群体研究项目1项、面上项目111项（新增32项）、联合基金项目17项（新增6项）、青年科学基金项目179项（新增61项）；主持中国科学院战略性先导科技B类专项1项（新增0项，其中主持项目2项、课题12项），主持（或承担）中国科学院战略性先导科技专项A类课题14项（新增1项），主持（或承担）院重点部署项目19项（新增5项）、（科技部、国家自然科学基金委、财政部和院）重大仪器研制项目2项（新增1项）；院级科研装备研制项目1项，承担院级国际合作项目4项（新增1项）；承担院地合作项目39项（新增4项）。

郭守敬望远镜（LAMOST）于2014年6月圆满完成第二年正式巡天。2014年12月30日正式发布DR2数据集，释放光谱数共计413万，并包括220万颗恒星的光谱参数星表，为目前世界上获取的最大参数星表。国家天文台联合理化所、光电所与 TMT 项目总部专家一起，成功进行系列激光导星联合外场试验。在绝大多数重要的性能指标方面，已达到了 TMT多层共轭自适应光学 MCAO 系统的严格使用要求。中国科学院先导B“宇宙起源”专项运行一年以来，约190篇论文标注由专项资助，观测平台显著增强，TAP计划增加了重点项目、射电观测（VLBA，JCMT）和太阳观测（NST）。国家天文台与北大联合培养博士研究生作为第一作者，通过观测研究表明中等年龄的大质量星团可能依旧是由单星族构成的，该研究颠覆星团演化的传统理论认知，科研成果2014年12月发表于《自然》杂志（Nature）。外籍青年科学家2014年8月受邀在《自然》杂志（Nature）发表特约评论（News & Views），对同期期刊关于有可能确认超新星 2012Z 前身星的科研论文进行评述。国家天文台研究人员还参与了人类首次在矮行星周围发现环结构，成果发表于《自然》杂志，《自然》杂志为此事件召开了专门新闻发布会。

国家天文台全年共发表学术论文774篇（含会议论文）、出版著作6部，全年新增专利受理78件，专利授权32件。2014年，国家天文台在探月工程任务中取得了一批科技和荣誉奖项，13位同志获得国家六部委颁发的“探月工程嫦娥三号任务突出贡献者”称号；月球与深空探测研究部获全国总工会授予的“工人先锋号”、及共青团中央、全国青联授予的“中国五四青年奖章集体”荣誉称号；500米口径射电望远镜（FAST）工程团队获中央国家机关工会联合会颁发的“中央国家机关五一劳动奖状”。“大视场多色巡天”、“太阳大气磁场重建与结构研究”获北京市科学技术奖三等奖；“星地融合广域高精度位置服务关键技术”获国家科技进步奖二等奖（第五单位）一项；云南天文台“共双星系外行星和小质量天体的观测与研究”获云南省自然科学一等奖一项；新疆天文台科研成果获第十三届新疆维吾尔自治区自然科学优秀学术论文奖二等奖一项，三等奖二项；南京天光所王亚男研究员获2014年度“何梁何利基金科学与技术进步奖”；国家天文台参与的赫歇尔空间天文台SPIRE设备团队获得英国皇家天文学会2014年度团体成就奖。

2014年，三十米巨型光学/红外天文望远镜(TMT) 国际合作项目取得重要进展，国家天文台与多家国际伙伴组成TMT国际天文台有限责任公司（TIO LLC）。积极推进平方公里射电望远镜阵（SKA）项目，参与国际SKA组织的新版《SKA科学白皮书》工作等。东亚核心天文台联盟(EACOA)工作持续开展，2014年12月“第一届东亚天文台（EAO）董事会”正式成立EAO机构，中国作为EAO成员正式参与接管James Clerk Maxwell Telescope (JCMT)的科学运行管理。中法“起源”联合实验室常态支持科研互访项目，召开双边学术研讨会，被列为“中法建交50周年系列庆祝活动”之一。中科院南美天文研究中心暨中智天文联合研究中心运行顺利，成功召开第四届中智双边天文科学研讨会。中阿合作40米望远镜（CART）项目获得阿根廷科技创新部正式立项，中阿合作激光测距观测（SLR）项目顺利进行。成功举办多次机制性双边和多边国际会议，获得中国科学院各类外籍专家项目支持共计12人次，其中两人获得国际杰出学者（原爱因斯坦讲习教授）项目支持。在研及新增国际合作项目共五项。有偿使用国外望远镜计划（TAP）成功完成第六、第七期观测计划，并新增两台望远镜。科研人员出访及外国专家来访工作稳步开展。美国NASA局长及多国和地区的官员来访，签署多个国际合作协议。

云南省天文学会、新疆维吾尔自治区天文学会分别挂靠云南天文台和新疆天文台。

国家天文台创办了拥有自主知识产权的国际核心英文学术期刊《Research in Astronomy and Astrophysics》（RAA），还办有中文核心期刊《国家天文台台刊》、《天文研究与技术》和现代科普刊物《中国国家天文》。

兴隆观测站地处河北兴隆县的群山中，海拔940米，东经 117°30′，北纬 40°24′。仪器有口径2.16米的反射望远镜、口径1.26 米的红外望远镜、物镜和改正镜口径分别为90和60厘米的施密特望远镜、口径60厘米的反射望远镜等。该站主要从事恒星物理、星系物理等方面的各种课题的观测和研究。

沙河观测站地处北京北郊昌平县沙河镇， 海拔 40 米，东经116°20′，北纬 40°06′，主要仪器有光电等高仪、光电中星仪、光学跟踪经纬仪、人造卫星激光测距仪、双频多普勒测速仪和原子钟。该站侧重于时间工作、地球自转和人造卫星运动的观测研究。

密云观测站位于北京密云水库北岸，海拔150米，东经116°45′，北纬 40°33′，安装有由 28面直径 9米的抛物面天线构成的米波综合孔径射电望远镜 ，主要从事宇宙射电和射电技术的观测和研究。

怀柔观测站位于北京怀柔水库北岸的一个小岛上，东经 116°30′，北纬40°20′，主要设备是太阳磁场望远镜和多通道太阳望远镜，主要从事太阳磁场和速度场的测量和研究。

天津观测站原系紫金山天文台所辖的国际纬度站，后归北京天文台所属。该站位于天津西郊曹庄附近，东经117°03′，北纬39°08′。仪器有真空照相天顶筒、天顶仪等，主要从事纬度观测和极移的研究。

北京的天文观测和研究，起于元朝至元十六年，郭守敬和王恂在元大都（今北京）所建司天台， 明清两代改名观象台，民国初年改为中央观象台。

1958年，中国科学院始建现代化的北京天文台。40年来，中国科学院北京天文台先后在兴隆、怀柔、密云、沙河和天津建成了五个观测基地，装备了远东最大的光学望远镜——2.16米光学望远镜、多通道太阳磁场望远镜、米波综合孔径射电望远镜、1.26米红外望远镜以及一些中小望远镜，并配备有先进的探测器。1991年和阿根廷圣胡安大学联合建立了南半球观测点。

北京天文台的观测设备对国内外天文台家开放，它同全世界三十多个天文机构进行密切合作。

1999年4月16日，中国科学院决定在院属五台三站一中心的基础上，批准组建“国家天文观测中心”。其中的“五台”分别是：北京天文台、上海天文台、紫金山天文台、云南天文台和陕西天文台；“三站”分别是：乌鲁木齐站、长春人卫站和广州人卫站；“一中心”是南京天文仪器中心。“国家天文观测中心”组建后，原陕西天文台成为现在的国家授时中心，广州人卫站并入广州能源研究所。

同年4月23日，国家天文观测中心（北京天文台作为其总部所在地）举行成立大会和挂牌仪式。5月19日，艾国祥被任命为国家天文观测中心主任。

2001年4月21日，中国科学院正式批准成立国家天文台。国家天文台由总部（原北京天文台）及云南天文台、南京天文光学技术研究所、乌鲁木齐天文站和长春人造卫星观测站等单位组成。

北京天文台是一座以天体物理研究为主的天文台。它从事恒星、太阳、星系和宇宙学等方面的研究。近年来，在超新星、类星体与活动星系核和近地小行星等方面做出一系列新发现，在太阳活动区磁场与速度场、太阳射电、变星与不稳定星、恒星的化学演化、星系与活动星系核、米波天文、射电VLBI、宇宙大尺度结构和天体剧烈活动的多波段研究中，在基本参考系和地球动力学研究中， 获得大量成果；主持和参与的项目获国家一等奖3项、二等奖5项，中国科学院特等奖2项、一等奖19项。

着眼于21世纪天文学的发展，北京天文台承担着国家重大科学工程——大天区面积多目标光纤光谱望远镜（LAMOST）的建设任务，并积极预研空间太阳望远镜和推进多国合作的巨型射电望远镜计划。经过结构调整与改革的北京天文台，以形成由一批杰出的学术带头人和优秀青年组成的精悍的科研群体，正朝气蓬勃的迈向21世纪。在我国科教兴国战略实施创新工程中将更好地发挥应有的作用。

1974年冬，中国科学院和国务院科教组要求北台承担两大课题“中国天文学史的研究与编写”和“古代天象记录的整理研究”。对于前一课题，北台派郑文光等人，依靠自然科学史研究所的专业人员，以及紫台、陕台、北京天文馆人员的共同参与，于1978年末完成《中国天文学史》，1979年完成《中国天文学简史》，1981年7月完成《天文史话》三部著作的编写和出版。

对于后一课题，北台庄威凤、王立兴等与紫台、南京大学等协作单位组成“天象资料组”，会同二十六省、市、自治区有关单位约三百人，历时三年，查阅了包括二十五史等约十五万卷史书和全国所有地方志及其他古籍，共收集到天象记录1万多项和相当数量的天文史料，经过十年左右的精心整理，于1988年完成《中国古代天象记录总集》，1989年完成《中国天文史料汇编》第一卷，1985年完成地方志工具书《中国地方志联合目录》的编写和出版。这是天文史学界一项史无前例的工程。

此外业务科与一些科研人员不定期地油印出版《天文动态》内部刊物，专门刊登天文学国内外最新发展动态，活跃了台内外学术气氛。1972年9月《北京天文台台刊》（中文版）正式创刊，并请郭沫若院长题写了刊名。