紫金山位於南京城幾何中心，又稱鐘山，自古被譽為江南四大名山，紫金山天文臺位於紫金山第三峰天堡城遺址附近。天堡城是太平天國時期修築的重要的軍事要塞之一。
紫金山天文臺落成於1934年，1950年5月20日更名為中國科學院紫金山天文臺。嚴格地說，位於天堡城的紫金山天文臺是紫金山天文臺的紫金山科研科普園區。紫金山園區至今已有80多年的歷史，它的建成標誌著我國現代天文學研究的開始，中國現代天文學的許多分支學科和天文臺站大多從這裡誕生、組建和拓展。由於它在中國天文事業建立與發展中作出的特殊貢獻，被譽為「中國現代天文學的搖籃」。
然而，隨著南京城市建設的不斷發展，該園區受光害汙染，不再適合夜天文觀測，成為科普教育的絕佳之地。
作為天文科普基地，紫金山園區具有得天獨厚、無法複製的優勢。這裡是民國時代直到新中國時期，中國現代天文學發源和拓展之地，集中體現了中國現代天文學發展的歷程；這裡留有珍貴的科學歷史遺產，包括優秀的民國科研與觀測建築、民國時期的天文望遠鏡、明清古代青銅天文儀器實物，以及結合紫金山天文臺學科優勢專門建立的隕石展館等，它們構成了這座天文博物館的基本陳列；這裡既是太平天國遺蹟，也是俯瞰南京全城，觀賞南京山水城林極佳的自然觀景平臺。
露天陳列有四個古觀象儀器：天球儀、渾儀、簡儀、圭表。這四件青銅觀象儀都為明清復刻版。天球儀鑄造於清代末期，是古代天文演示儀器，根據毀於戰火的明代正德年間鑄造的天球儀原型縮半鑄造。為青銅鑄造的、可以旋轉的天球儀，其上刻有古代根據天文實測坐標而標記的1449顆恆星，另標有黃道、赤道、銀河等，主要用於演示天體周日運動、估算恆星之間的相對坐標位置。
渾儀鑄造於明正德年間，是天文觀測儀器實物，由青銅鑄造，精緻優美。該儀器集成了地平坐標系、赤道坐標系、黃道坐標系三種最常用的天球坐標系，通過四遊儀控制窺管，可以觀測和記錄天體的三種天球坐標，是中國古代成就最高的天文觀測儀器之一。該望遠鏡曾在八國聯軍入侵中國後被德國掠至柏林展陳多年，後依據凡爾賽合約返還中國。
簡儀鑄造於明正德年間，最早的發明人是郭守敬。簡儀是在渾儀的基礎上加以改進，只保留地平、赤道兩套天球坐標系同，並將兩套坐標系統分開設立，且儀器體型更大，更加方便觀測。它是中國現存最大的古代青銅天文儀器，是中國古代成就最高的天文觀測儀器之一。
圭表也鑄造於明正德年間。該儀器的主要功能是通過對正午時刻的表影長度的連續觀測記錄，確定回歸年的具體天數，從而據此制定曆法、確定24節氣。
圭表旁的子午儀室主要用於天體測量和時間測量工作。其中陳列蔡司的子午儀，可精確觀測恆星上中天時刻；還有英國人製造的雪特擺鐘等和時間有關的計時展品。
大臺是紫金山天文臺的標誌性建築，建成於1934年。大臺是1934年落成的紫金山天文臺最重要的一幢建築，功能為觀測、科研、辦公、會議等。大臺內的60釐米反射望遠鏡是民國時期遠東最大、最先進的天文望遠鏡，在小行星、恆星彗星等的觀測研究中發揮過重大作用。該望遠鏡在1955年觀測發現的一顆小行星，是在中國的土地上發現的第一顆小行星。