Forma part dels Hale Observatories. Fou començat a construir l’any 1928 sota la direcció de l’astrònom G.E.Hale, gràcies a l’aportació econòmica de la Fundació Rockefeller, però no fou fins després de la Segona Guerra Mundial que començà a funcionar el seu telescopi gegant. L’instrument més important de l’observatori Palomar és un telescopi reflector gegant de 5 m de diàmetre (el telescopi Hale). Altres instruments importants són dues cambres de Schmidt de 14,4-21,6 cm i 4,4-7,8 cm, respectivament. Els camps de treball principals de l’observatori són l’observació de les galàxies exteriors, la investigació de les nebuloses de la Galàxia i les observacions relacionades amb els problemes cosmològics.