El 22 de junio de 1675 el rey Carlos II de Inglaterra, emitió una real ordenanza que autorizaba la construcción de un «pequeño observatorio» dentro del parque en Greenwich, en el terreno más alto, en o cerca del lugar donde se encontraba el castillo del mismo nombre.
La primera piedra se colocó el 11 de agosto de 1675, siendo nombrado John Flamsteed como su primer director, quien pese a la falta de fondos, construyó edificios e instaló dos telescopios, de su propio pecunio.
El Real Observatorio de Greenwich fue fundado durante el reinado de Carlos II en Gran Bretaña, para tratar de perfeccionar la navegación y la astronomía. Uno de los principales problemas que se tenían que resolver entonces era que los barcos no contaban con formas precisas de determinar la longitud a la que se encontraban. Tras 40 años de trabajo, el relojero John Harrison resolvió el problema con una serie de relojes de resorte y un siglo después, casi tres cuartas partes del comercio global usaba cartas de navegación basadas en Greenwich. En 1884 una conferencia internacional declaró a Greenwich el primer meridiano del mundo.
En 1712 el astrónomo Edmund Halley, publica el primer mapa preciso del cielo, pero sin permiso de Flamsteed, quien enfurecido quema cuantos ejemplares consigue encontrar o comprar.
Hoy en día, el Real Observatorio no se encuentra en Greenwich ya que el crecimiento de la ciudad de Londres, y la contaminación lumínica y atmosférica que acarrea, dificulta la observación astronómica. Primero se trasladó al castillo de Herstmonceux y posteriormente a la Universidad de Cambridge, donde se encuentra ahora.
En la actualidad, el observatorio de Greenwich cuenta con un planetario y un museo en el que se exhiben instrumentos de astronomía y navegación, entre otros. Además, posee un telescopio refractor de Jacob Mertz, una de las empresas fabricantes de instrumentos ópticos más importantes del siglo XIX.