Обсерватория стоит на прочном базальтовом фундаменте круглой формы в плане. Над фундаментом высится стена высотою в несколько этажей. Крыша здесь плоская, огромные балки из ливанских кедров прочно соединяют в единый монолит эту кирпичную башню, диаметр которой равен пятнадцати шагам.
На круглой плоской кровле находятся различные астрономические приборы: квадранты, астролябии, огромная армилярная сфера и многое другое. Одни из них сделаны искусными самаркандскими, хорасанскими и исфаханскими мастерами, другие - ближайшими помощниками и сотрудниками Омара Хайяма. Армилярную сферу, например, почти такую же, какой пользовались в свое время Архимед и Птолемей, воспроизвели из меди и латуни Абулрахман Хазини и Абу-Хатам Музаффари Исфизари. Омар Хайям доволен приборами, особенно астролябиями. Подвешенные на перекладинах прочными железными цепями, они, с одной стороны, служили идеальными отвесами, а с другой - давали возможность отсчитывать углы возвышения светил, определять наклонения эклиптики и так далее. Окуляры на алидадах были наиболее удачными из всех, какие только приходилось видеть Омару Хайяму.
Круглая площадка башни была расчерчена линиями, точно делившими ее на триста шестьдесят градусов. Каждый градус был поделен на шестьдесят минут, и линии эти были хорошо различимы сквозь алидадные окуляры.
Главная горизонтальная ось обсерватории, вернее, ее круглой верхней площадки, была точно ориентирована по исфаханскому меридиану, который в расчетах принимался за нулевой градус. Плоскость горизонта воображаемая, разумеется, и отсчеты от нее обеспечивались точностью алидадных осей, мягко и плавно поддававшихся едва заметным движениям руки наблюдателя.
В нижних этажах размещались рабочие комнаты, комнаты для собеседований, комнаты для отдыха и даже для сна. На первом этаже - самом прохладном - можно было подкрепиться пищей, которая доставлялась из кухни, построенной по соседству. Не забыть бы сказать, что на самом верху имелись также и удобные, очень легкие переносные лежанки. Они предназначались для астрономов, ведших ночные наблюдения за звездным небом.