Observatorium er nemninga på bygningar og andre konstruksjonar som er særskild innretta for å gjere vitskaplege observasjonar av ulike naturfenomen, og dessutan nemninga på institusjonar som står for forskingsarbeid som bygger på slike observasjonar. Fyrst og fremst er det innretningar for astronomiske observasjonar, det vil seie observasjonar av verdsrommet, som har nemninga observatorium, men det finst òg meteorologiske, geodetiske og andre typar observatorium.

Observatoriet i Oslo, den eldste bygningen ved Universitetet i Oslo, vart innvia i 1834 og nytta som observatorium fram til 1934. Bygningen er teikna av arkitekt Chr. H. Grosch.
Den opna kuppelen på taket av eit astronomisk observatorium, utstyrt med eit femti centimeter spegelteleskop.

Moderne forskingsobservatorium vert ofte plassert på aude plassar for å unngå uheldige naturlege eller menneskeskapte påverknader på observasjonane. Soleis er ofte astronomiske observatorium bygd på høge fjelltoppar og langt frå busetnad for at jordas atmosfære og ljos og luftureining frå byar ikkje skal gjere seg gjeldande i for stor grad.