中国科学院国家天文台经国家有关部门批准于2001年4月宣布成立，系由中国科学院天文学科原四台三站一中心撤并整合而成。国家天文台由总部及4个下属单位组成。原北京天文台的各项事宜由国家天文台总部负责。下属单位分别是：中国科学院国家天文台云南天文台、中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所、中国科学院国家天文台乌鲁木齐天文站和中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站。其中南京天文光学技术研究所由原南京天文仪器研制中心改制为科技型企业后，进入知识创新工程的天文光学实验室改建。各下属单位作为事业单位在属地注册法人资格。紫金山天文台、上海天文台由于历史悠久，承担着国家重大的科技项目和课题，并在国际上有较大的影响，继续保留中国科学院直属事业单位的法人资格，学术上受国家天文台的宏观协调和指导。国家天文台另与高校联合成立有四个研究中心。