동양에서 현존하는 가장 오래된 천문대.
국보 제31호. 경주시 인왕동(仁旺洞) 소재. 높이 9.18 m, 밑지름 4.93 m, 윗지름 2.85 m. 밑에서부터 4.16 m 되는 곳의 남쪽 허리에 한 변이 1 m인 정사각형 문이 달려 있다.

 모양은 원통형으로 남쪽 문에 사다리를 걸었던 자리가 있다. 30 cm 높이의 돌 362개로 27단을 쌓아 만들었다.
내부는 제12단까지 흙이 차 있고, 제19단에서 제20단까지와 제25단에서 제26단까지의 두 곳에 정(井)자형 장대석(長大石)이 걸쳐 있는데 그 양끝이 밖으로 나가 있다. 제27단 내부의 반원(半圓)에는 판석(板石)이 있고, 맞은편에는 판목(板木)을 놓았던 곳으로 보이는 자리가 있다.

 판석은 길이 156 cm, 너비 60 cm, 두께 24 cm이다. 꼭대기에는 정자석(井字石)이 2단으로 짜여 있는데, 그 위에 관측기구를 놓았던 것으로 보인다. 혼천의(渾天儀)와 같은 관측기구를 정상에 설치하고 춘분·추분·동지·하지 등의 24절기를 별을 통하여 측정하였고, 정자석을 동서남북의 방위를 가리키는 기준으로 삼았던 것으로 보인다.

 한편, 첨성대가 제단이었다는 학설도 있다. 《삼국유사(三國遺事)》에 신라 선덕여왕(善德女王:재위 632~647) 때 건립된 것으로 기록되어 있다.