Kiedy rozpoczęto organizację uniwersytetu, spory problem stanowiła obsada Wydziału Filozoficznego, obejmującego także kierunki ścisłe4. 28 IX 1816 roku katedrę astronomii powierzono Franciszkowi Armińskiemu (1789–1848) – osobie młodej, ale już znanej Komisji Rządowej i środowisku warszawskiemu5. Armiński miał za sobą epizod warszawski u progu swojej drogi naukowej – gdy po rozpoczęciu studiów w Krakowie przeniósł się do stolicy, rozwijał tu zainteresowania matematyczne pod kierunkiem Joachima Liveta, profesora Szkoły Aplikacyjnej Artylerii i Inżynierów. W latach 1811–1815 zgłębiał matematykę i astronomię w Paryżu, od 1814 roku jako stypendysta władz oświatowych Księstwa Warszawskiego. W Obserwatorium Paryskim uczył się pod kierunkiem m.in. Jeana-Baptisty J. Delambre’a i François Arago. Po powrocie Armińskiego w połowie 1815 roku do Warszawy powierzono mu wykłady matematyki w Liceum Warszawskim i Kolegium OO. Pijarów.
Armiński zaangażował się w projekt wzniesienia związanego z uczelnią obserwatorium astronomicznego6. Służyć temu mogły jego wizyty w obserwatoriach europejskich, które odwiedził, wracając z Paryża do kraju. W 1816 roku rozpoczął też proces kompletowania instrumentarium, udał się bowiem do Monachium, gdzie w renomowanej firmie Reichenbacha zamówił wielkie koła południkowe i repetycyjne – przyrządy, które były podstawowymi w pracy placówki przez cały XIX wiek. Dwa lata później Armiński wizytował proces produkcji instrumentów i jeśli nie podczas pierwszej, to z pewnością w czasie drugiej bytności w Monachium zwiedził budowane tam od 1816 roku nowe obserwatorium.
Komisja Rządowa wybrała na lokalizację obserwatorium miejsce w Ogrodzie Botanicznym i, pragnąc nadać budynkowi nie tylko funkcjonalną, lecz także piękną architektonicznie postać, zamówiła wstępne projekty u dwóch architektów, Piotra Aignera i Michała Kado. W piśmie przedłożonym Komisji Rządowej w pierwszych dniach stycznia 1819 roku Armiński skrytykował planowane położenie obserwatorium, zwracając uwagę na to, że znaczne fragmenty horyzontu przesłaniają wysokie drzewa i powołując się na nowoczesny trend odsuwania tego typu placówek od miast, jak zrobiono to w Monachium. Komisja zareagowała błyskawicznie, znajdując nowe miejsce za rogatkami mokotowskimi i zlecając Kado, jeszcze w lutym, przygotowanie materiałów budowlanych. Niedługo potem pojawiły się jednak wątpliwości i w Komisji powrócił pomysł umiejscowienia obserwatorium na terenie Ogrodu Botanicznego. O opinię w tej sprawie poproszono Jana Śniadeckiego, który w październiku pojawił się w Warszawie i opowiedział się za wyborem Komisji. W skierowanym do rektora oświadczeniu z 8 XI 1819 roku Armiński pogodził się z tą decyzją.
1. Obserwatorium Astronomiczne w Warszawie w 1841 roku
Od marca 1819 roku Armiński zaczął przekazywać Kado szczegółowe instrukcje dotyczące specyfiki konstrukcji obserwatorium, w którym fundamenty pod instrumenty nie powinny się stykać ze ścianami budynku i które zwieńczyć miały kopuły oraz otwierany dach. Ostatecznie budowa ruszyła na przełomie kwietnia i maja 1820 roku. Sposób prowadzenia robót wzbudził jednak zastrzeżenia Komisji Rządowej i na początku 1822 roku nadzór nad budową przekazano Hilaremu Szpilowskiemu, ale i to nie zapobiegło opóźnieniom, w 1823 roku zaś doprowadziło do otwartego konfliktu tego ostatniego z Armińskim, który został posądzony o błędne wyznaczenie biegu południka lokalnego. W lipcu 1824 roku w liście do Komisji Rządowej astronom odparł zarzuty Szpilowskiego, kilka miesięcy wcześniej zaś sporządził raport, w którym wskazywał błędne decyzje, podjęte z aprobatą Komisji, a wydłużające czas budowy. Przypomniał też, iż to sugestie Śniadeckiego spowodowały, że gmach zdecydowano się zorientować względem istniejących już budynków, co sprawiło, iż jego osie nie pokrywały się z kardynalnymi kierunkami północ-południe i wschód-zachód.
Ostatecznie Rada Uniwersytetu poinformowała Komisję Rządową o zakończeniu budowy obserwatorium 25 XI 1824 roku, rekomendując jednocześnie Armińskiego na stanowisko obserwatora. Kwestie formalne sprawiły jednak, że ostateczne przejęcie budynku przez Uniwersytet nastąpiło dopiero 18 VIII 1825 roku (choć niekiedy podawano datę 8 VI – dzień, w którym obserwatorium odwiedzili cesarz Aleksander I i minister Stanisław Grabowski7). Cztery dni później Komisja wystosowała do Rady pismo wyrażające zdziwienie, dlaczego obserwatorium jeszcze nie zapoczątkowało swojej działalności, zwłaszcza że pojawiła się na niebie kometa (widoczna gołym okiem od sierpnia kometa odkryta przez Jeana Louisa Ponsa) i miało wkrótce dojść do potrójnej koniunkcji Merkurego, Wenus i Jowisza. W odpowiedzi Armiński zwrócił uwagę, że uruchomienie obserwatorium wymaga czasochłonnego procesu ustawiania instrumentów na stanowiskach obserwacyjnych. Po raz kolejny, odwołując się do przykładu Monachium, przypomniał, iż choć prace budowlane zakończono tam w 1818 roku, a dyrektor, nieobciążony obowiązkami dydaktycznymi, miał do dyspozycji adiunkta, obserwacje głównymi instrumentami rozpoczęto w 1821 roku. Nie omieszkał też pouczyć Rady, że koniunkcje planet już niewiele astronomów obchodzą.
Gotowe na przyjęcie przyrządów i astronomów wnętrze gmachu obserwatorium zawierało w centralnej części duży i wysoki, bo sięgający trzeciego piętra, fundament pod trzy instrumenty południkowe: koła południkowe i repetycyjne (o średnicy ok. 1 m i obiektywie 11 cm) oraz instrument przejściowy. Pod kopułami wschodnią i zachodnią, obracanymi za pomocą kół zębatych, znalazły się miejsca dla, odpowiednio, heliometru (8 cm), usytuowanego na wzmocnionym sklepieniu, i wielkiego ekwatoriału (rozmiarów kół) – na drugim fundamencie wyciągniętym do trzeciego piętra. Wszystkie te podstawowe instrumenty pochodziły z warsztatu Reichenbacha. Wschodnia części budynku była przeznaczona na mieszkania dla astronomów i bibliotekę, natomiast zachodnia – główną klatkę schodową i pomieszczenia dla woźnych8. Podstawowego instrumentarium dopełniał teleskop Fraunhofera (o średnicy 10 cm), zegary wykonane w warszawskiej pracowni Antoniego Gugenmusa oraz przyrządy meteorologiczne kupione u Fortina w Paryżu9.
2. Wnętrze sali południkowej. Od lewej do prawej stoją: instrument przejściowy, koło repetycyjne i koło południkowe – przyrządy zakupione u Reichenbacha
Mimo dobrego wyposażenia i statusu młodej placówki obserwatorium w pierwszych latach swego istnienia nie włączyło się w główny nurt instytucjonalnej astronomii europejskiej, ograniczając się do spostrzeżeń meteorologicznych, podstawowych obserwacji astronomiczno-geodezyjnych i wypełniania funkcji dydaktycznych, wynikających z potrzeb Uniwersytetu. Najwcześniej rozpoczęto systematyczne zapiski meteorologiczne – pierwsze noszą datę 20 XI 1825 roku. Stały się one domeną zatrudnionego w sierpniu tego roku na stanowisku adiunkta Jana Baranowskiego (1800–1879), który rozpoczął studia w Krakowie, ale stopień magistra filozofii uzyskał w Uniwersytecie Warszawskim. W latach 1825–1838 był on odpowiedzialny za spostrzeżenia meteorologiczne, które dokonywano każdego dnia czterokrotnie, w godzinach 6.00, 10.00, 16.00 i 22.00. Współrzędne geograficzne obserwatorium zostały wyznaczone po raz pierwszy przez Armińskiego w latach 18261828; prace te, kontynuowane do 1842 roku z udziałem Baranowskiego i Adama Prażmowskiego (1821–1885), młodszego pomocnika w obserwatorium od 1839 roku, posłużyły za podstawę dwóch publikacji w „Connaissance des temps” w 1846 roku.
Uniwersyteckich astronomów bardzo szybko postanowiła wykorzystać Komisja Rządowa Przychodów i Skarbu, jak również wojsko, angażując Armińskiego do pomiarów geodezyjnych poza Warszawą, prowadzonych w latach 1828–1829. Raport z fragmentu tych prac przedstawił Armiński w 1830 roku w „Pamiętniku Sandomierskim” w artykule Opis góry Śto Krzyskiej.
Funkcjonowanie obserwatorium zakłóciły ostatnie miesiące powstania listopadowego. W sierpniu 1831 roku Armiński wystąpił do Komisji Rządowej o zgodę na zabezpieczenie instrumentów na wypadek działań wojennych w Warszawie. Złożono je i zamurowano w jednej z piwnic obserwatorium, gdzie bezpiecznie przebywały do pierwszych dni listopada. Stanęły one z powrotem na swoich miejscach w placówce już o, odmienionym przez bieg wypadków politycznych, statusie jednostki prowadzącej badania, ale nieobciążonej zajęciami dydaktycznymi.