抗战时期

1937年7月7日，卢沟桥事变爆发。同年8月13日，国民政府下令各机关精简机构，疏散职员，准备应变。当时的国立中央研究院下属的天文研究所，也在这次精简之列。因为此项命令，天文研究所先是搬到了湖南衡山南岳寺，继而迁往广西桂林。

1938年2月，最终辗转迁到昆明。到达昆明后，天文研究所先把办事处设在了昆明晓东街20号。当时的天文研究所所长余青松等人在走访了昆明四周的郊区后，最终选定了昆明东郊凤凰山。

1938年8月，新的国立中央研究院天文研究所在凤凰山开工建设，至1939年2月27日建成完工，并由所长余青松将“国立中央研究院天文研究所”改名为“凤凰山天文台”。

建国以后

1950年，新中国开始恢复经济建设，一架130mm赤道式折射望远镜被调拨到凤凰山，并为此新建了观测室。随着南京的天文所更名为“紫金山天文台”，昆明的凤凰山观测室也相应地更名为“中国科学院紫金山天文台昆明工作站”，简称“昆明天文站”，由紫金山天文台与云南大学双方共管。

1972年，经国家计委批准，“昆明天文站”正式更名为“中国科学院云南天文台”，并于1975年扩建为综合性的天文台。

20世纪80年代，由德国引进的1米光学望远镜一台，1·2米国产地平式光学望远镜一台。

2001年，经中央机构编制委员会批准，将北京天文台、云南天文台等单位整合为国家天文台，云南天文台保留原级别。

2006年，从英国引进的2·4米光学望远镜一台，用于承担探月工程地面数据接收任务的国产40米射电望远镜一台。

2015年5月，抚仙湖太阳观测站新建的一米新真空太阳望远镜通过成果鉴定。