В 1957 г. на Астрономический совет АН СССР (ныне Институт астрономии РАН) была возложена обязанность создать сеть станций наблюдений искусственных спутников Земли и координировать их работу. Сначала она размещалась на бывшей территории Института Прикладной геофизики у дер. Ново-Шихово, а с 1964 г. перемещается на новый участок, на краю леса, напротив дер. Луцино в 12 км от Звенигорода.Организаторами станции были заместитель председателя Астросовета доктор физ-мат. наук профессор Алла Генриховна Масевич и заведующий станцией, проработавший на этом посту 35 лет, канд.физ-мат. наук А.М. Лозинский. 

Станция создавалась как экспериментальная, для отработки методики наблюдений ИСЗ, технических решений при конструировании новых приборов, а также для обучения наблюдателей. Первые наблюдения спутников были визуальными. В 1962 г. здесь было получено около 6000 засечек направлений на спутники. В 1961 г. начались фотографические наблюдения с помощью ночных аэрофотосъемочных камер, направленных теперь в обратную сторону, с Земли на небо. За два года было получено около 4000 фотографий различных спутников.
Эти первые наблюдения принесли много новой, иногда совершенно неожиданной информации об атмосфере. Выяснилось, что она достигает высот в десятки раз больших, чем думали раньше. Неожиданным оказалось, что ее свойства очень сильно меняются в зависимости от времени суток, времени года, а также от солнечной активности. Эти данные позволили гораздо лучше рассчитывать последующие запуски спутников и их движение вне Земли.

Диаметр главного зеркала = 42 см
Фокусное расстояние = 77 см
Монтировка - четырехосная следящая.
Задачи: испытания светоприемников, инструмент пригоден для наблюдений ИСЗ. В настоящее время проходит модернизацию.  

На протяжении всего периода активной работы по фотонаблюдениям ИСЗ в Звенигород поступали все отснятые на других станциях наблюдений материалы. Здесь они проходили очень сложную обработку, в конце которой в вычислительном центре станции вычислялись точные координаты спутника и моменты времени наблюдений. К примеру, в 1973-77 гг. обрабатывалось в среднем около 1200 снимков в год.

В 1971 г. вступила в строй самая большая в мире спутниковая камера ВАУ (строительство башни началось в 1964 г., а пробные снимки получены в 1969 г.).
Камера ВАУ - единственная в мире, способная проводить массовые наблюдения геостационарных спутников. Это спутники, чей период обращения вокруг Земли совпадает с периодом вращения самой Земли, и потому они все время висят над одной и той же точкой поверхности, на расстоянии около 36000 км. Фотографирование ГСС полностью автоматизировано, весь процесс управляется службой времени камеры. В 1975-85 гг. на на камере ВАУ получено около 3000 фотографий, на которых обнаружено около 14000 изображений различных ГСС. Было вычислено свыше 5000 точных положений ГСС.

Диаметр входного отверстия = 50 cм
Диаметр главного зеркала =107 cм
Фокусное расстояние = 70 cм
Приемник - фотопленка
Монтировка - трехосная следящая
В настоящее время используется в качестве монтировки для телескопа-рефлектора с диаметром зеркала 50 см, оборудованного ПСЗ-матрицей FLI PL 9000.
Задачи: наблюдения ИСЗ, естественных небесных тел (астероиды, кометы). Контроль космического пространства.
 

В 2009 г. введён в эксплуатацию новый оптико-электронный инструмент для наблюдений околоземных небесных тел. Инструмент состоит из телескопа "Сантел-500", изготовленного по заказу ИНАСАН А.В. Санковичем в ОАО "Сантел-М";. Светоприёмник - ПЗС-приёмник FLI PL-9000 (3056 на 3056 пикселей размерами
12 мкм на 12 мкм). Телескоп установлен взамен центрального гида на трёхосной следящей монтировке камеры ВАУ.
Используется система регистрации времени для ПЗС-приёмников, созданная в Пулковской обсерватории РАН на основе GPS- приёмника, программы управления ПЗС-камерой и обработки кадров также предоставлены Пулковской обсерваторией. Характеристики нового телескопа: апертура
0,5 м, фокус 1,25 м, поле зрения 100 на 100 угловых минут, проницающая сила - 18-я зв.величина. Сохранены все возможности наведения и слежения монтировки камеры ВАУ, т.е. телескоп с большой точностью может отслеживать медленно движущиеся небесные тела как кометы и астероиды, так и быстродвижущиеся низкоорбитальные искусственные спутники Земли.

Со временем тематика работ станции расширилась. Появились традиционные телескопы для наблюдений обычных в астрономии объектов, как-то звезд, планет, комет и т.п. В 1973 г. в новой башне с 8-метровым куполом был установлен 40-см астрограф "К. Цейсс, Йена" с диаметром объектива 40 см, предназначенный для фотографирования неба на пластинках размером 30 х 30 см.

Диаметр объектива = 40 см
Фокусное расстояние = 200 см
Приемник: фотопластинки 30Х30 см
Задачи: фотографические позиционные наблюдения малых тел Солнечной системы. В настоящее время используется в образовательных целях.
 

С 1995 г. работает первая в России станция глобальной позиционной системы (GPS), включенная в оперативную сеть Международной геодезической службы. Теперь положение Звенигорода известно в Согласованной земной системе с точностью в несколько миллиметров и служит опорным эталоном для привязки региональных геодинамических сетей.

В настоящее время на территории станции имеются: лабораторный корпус и ряд подсобных помещений, башня ВАУ с откатывающейся крышей, башня астрографа (оба эти прибора подняты на 10-метровую высоту, чтобы запыленный приземный слой воздуха не мешал наблюдениям), павильон, в котором установлены четыре инструмента: две спутниковые камеры, лазерный спутниковый дальномер, фотографическая зенитная труба; две башни с 5-метровыми куполами, в одной из них установлен 60-см зеркальный телескоп Московского Дома научно-технического творчества молодежи. 

Диаметр главного зеркала = 60 см
Фокусное расстояние = 750 см
Приемники: S1C, FLI PL 9000
Задачи - наблюдения малых тел Солнечной системы, переменных звезд, фотометрия ГСС, испытания светоприемников, спектроскопические наблюдения ИСЗ и астероидов, сближающихся с Землей, учебно-методическая работа по методам спектрометрии

Звенигородская обсерватория (так она была переименована в 1996 г.) проводит большую работы по пропаганде научных знаний. Ежегодно ее посещает большое число экскурсий из окрестных школ и детских лагерей.
Работы, проводимые обсерваторией, тесно координированы с задачами других отделов Института астрономии, в первую очередь отдела космической геодезии и отдела геодинамики и прикладной геофизики.