Собственно обсерватория предназначалась для наблюдений с помощью полуденной линии и двух больших квадрантов, закрепленных в стену по меридиану. Делиль просчитал необходимую высоту помещения, высоту окон, которых должно было быть восемь. В простенках оставлялось место для часов и для двух больших печей, трубы которых будут обогревать и верхнюю (на чертеже под буквой «D») обсерваторию. Вокруг обсерватории Делиль спроектировал открытые сводчатые портики, которые должны поддерживаться восьмью или шестнадцатью колоннами, размещенными по кругу. Колонны необходимы для поддержания верхней террасы, окруженной балюстрадой. Нижняя терраса проектировалась восьмиугольной формы и тоже с балюстрадой, которая должна выдаваться над карнизом, чтобы можно было обойти вокруг колонн. Нижняя терраса должна быть шире верхней, «в особенности в направлении четырех сторон света», и может служить для наблюдений. Верхняя обсерватория по диаметру спроектирована такой же, что и нижняя, но открытой со всех сторон с нишами и местами для маятников. Делиль предлагал увенчать здание куполом, на котором поставить фонарь с кровлей и флюгером: «Должна быть возможность подниматься в этот фонарь изнутри или снаружи <…> если встретится необходимость в каком-нибудь редком наблюдении» [3]. Позднее в маленькой «верхней» обсерватории была оборудована камера-обскура. В мансарде рядом с нижней обсерваторией должна быть квартира астронома, «которая окажется, таким образом, в одном этаже с нижней обсерваторией, что абсолютно необходимо для того, чтобы было с удобством производить все наблюдения, происходящие во все часы дня и ночи» [4]. Уже с июня 1727 года он наладил регулярные астрономические наблюдения в Кунсткамере, хотя строительство обсерватории было завершено не ранее 1734 года.
