Statt wie 1924 beschlossen ein Planetarium zu errichten einigte sich der Rat der Stadt Aachen aus finanziellen Gründen 1934 mit der Firma Carl Zeiss, das geplante Planetarium gegen eine kostengünstigere Sternwarte auszutauschen. Noch im selben Jahr begann man mit dem Bau der Sternwarte in der Nähe des Hangeweihers, die dann am 6. Juli 1935 eröffnet werden konnte.
Das Gebäude besteht aus einem quadratischen, verputzten und teilunterkellerten eingeschossigen Unterbau, auf dem sich ein rückversetzter runder Instrumentenraum mit einer drehbaren Holzkuppel befindet, die sich für Beobachtungszwecke öffnen lässt.
Die Dachfläche über dem Erdgeschoßsockel ist zur Himmelsbeobachtung von Besuchern über eine einläufige Außentreppe erreichbar. Das Hauptinstrument der Sternwarte in Aachen ist das noch heute betriebene Linsenfernrohr von Zeiss.
Während des zweiten Weltkriegs wurde das Gebäude der Sternwarte zweckentfremdet und als Beobachtungsstand von der Wehrmacht genutzt. die Instrumente wurden in den Keller des Aachener Rathauses ausgelagert, der Betrieb eingestellt.
Nach Kriegsende konnte die im Krieg schwer beschädigte Sternwarte wieder notdürftig instandgesetzt werden, so dass sie seit 1946 wieder für die Öffentlichkeit zugänglich war. Seit 1984 steht die Sternwarte Aachen unter Denkmalschutz. Von 2003 bis 2004 restaurierte man die durch Feuchtigkeit beschädigte Holzkonstruktion der Kuppel. Heute wird die Sternwarte ihrer Ursprungsbestimmung gemäß durch die Volkshochschule genutzt.