بني هذا المرصد الفلكي في عام 657 هـ.ق بأمر من القائد المغولي هلاكوخان حفيد جنكيزخان وتحت إشراف العالم الفلكي الكبير الخواجة نصيرالدين الطوسي. تم بناء هذا المرصد على هضبة غرب مراغه، واستغرقت عملية بنائه 15 سنة. شارك في انشاء مرصد مراغة الفلكي علماء من أمثال العلامة قطب الدين فخر الدين المراغي ومحيي الدين المغربي وعلي بن محمود نجم الدين الأسطرلابي وآخرون. هذا وأمر هلاكوخان بجمع الكتب والمؤلفات والآلات الفلكية والعلمية التي غنمها جراء فتح بغداد، في هذا المرصد. جدير بالذكر أن الامبراطور الصيني قوبيلاي خان، وهو أخو هلاكوخان، أوفد خبراء الى ايران وتحديداً مراغة للتعلم والتقليد من تصميم مبنى هذا المرصد. هؤلاء الخبراء ومن بعد عودتهم الى الصين بنوا مرصداً فلكياً هناك يضاهي مرصد مراغة. كما تم بناء مراصد فلكية أخرى على غرار مرصد مراغة مثل مرصد سمرقند واسطنبول والهند. كان مرصد مراغة وفضلاً عن قيامه برصد النجوم، مركزاً علمياً كبيراً تدرّس فيه مختلف الفروع العلمية آنذاك. وأخذ هلاكوخان بعين الاعتبار موقوفات خاصة للحفاظ على هذا المركز البحثي. كما تم تزويد هذا المرصد بمكتبة تضم 400 ألف عنوان كتاب وأدوات فلكية بما فيها آلة ذات الربع الجداري كان يبلغ شعاعها 430 سنتيمتراً والكرات ذات الحلق وحلقتا الاعتدال والانقلاب وحلقة سموت. ولم يلبث ان زود هذا المرصد في عام 670 هـ.ق (1276 الميلادي) بالزيج الايلخاني. وأنجز الزيج الايلخاني عالم الفلك الخواجه نصيرالدين الطوسي، وذلك على ضوء أعمال الرصد التي أجريت في مرصد مراغه. أقدم نسخة للزيج الايلخاني يحتفظ بها في المكتبة الوطنية بالعاصمة الفرنسية باريس. وعلى مدى قرون، كانت للزيج الايلخاني مكانة علمية مرموقة في العديد من البلاد في ذلك العصر بما فيها الصين. هذا وترجم الزيج الايلخاني في سنة 1356 الميلادية (أي بعد ثلاث مئة سنة من وفاة الخواجه نصيرالدين الطوسي) ولقي انتشاراً واسعاً في أوروبا. أما الهضبة التي يقع عليها مرصد مراغه، يبلغ طولها 510 وعرضها نحو 217 متراً، فيما يصل ارتفاعها الى 110 أمتار. يتضمن مرصد مراغة الفلكي أقساماً مختلفة تتوزع على البرج الرئيس للمرصد والوحدات الخمس المدورة والمكتبة.