1675년 찰스 2세가 천문항해술을 연구하기 위해 런던 교외 그리니치에 설립하여 초대대장은 J.플램스티드였다. 태양·달·행성·항성의 위치관측에 주력하여 많은 공적을 남겼고, 1884년 워싱턴국제회의에서 이 천문대 자오환을 지나는 자오선을 본초자오선으로 지정하여, 경도의 원점으로 삼았다.
1930년대에 런던 시가지가 스모그와 먼지·고층건물·네온사인 등 공해가 심해 관측이 곤란해지자 1945년 그리니치 남쪽 서섹스주 허스트몬슈로 이전하였다. 1956년에는 국립해양박물관과 통합했다. 1970년에 다시 카나리아제도의 라팔마스로 옮겨 관측업무를 수행하였고, 1990년에 천문대 본부를 케임브리지로 옮겼다. 그러나 그리니치천문대라는 명칭은 계속 사용한다.
주요 관측기기로는 아이작 뉴턴망원경이라고 하는 지름 249cm 반사망원경, 90cm 반사망원경, 신형 자오환, 사진천정통, 태양사진의, 분광태양사진 2.5m 반사경 등이 있다. 그리고 예로부터 시행하던 천체 관측과 시각 측정 외에도 천체물리학·태양 관측·지자기 관측·크로노미터 검정 등 다양한 분야의 천문학 연구를 한다. 항해에 필요한 《천체력 The Nautical Almanac》은 지금도 계속 편찬한다.