První rokycanská hvězdárna vznikla na severním okraji města krátce po druhé světové válce především přičiněním aktivních zájemců, astronomů amatérů, kteří svá pravidelná sledování oblohy zahájili již v průběhu roku 1942. Na soukromém pozemku jednoho z členů na Oseckém vrchu vyrostla během roku 1947 tzv. „stará hvězdárna“, v níž byl původně umístěn refraktor o průměru objektivu 80 mm a později (1961) teleskop typu Cassegrain.
Aktivita členů rokycanského astronomického klubu vedla v polovině padesátých let k rozhodnutí vybudovat nový, větší objekt a zakoupit pro Rokycany mohutnější přístroj. V akci „Z“ tak do roku 1961 vznikl základ hlavní budovy dnešní hvězdárny. Do její kopule byl zakoupen refraktor typu Coude vyrobený firmou Carl Zeiss Jena, který zájemcům o astronomii v Rokycanech dodnes slouží.
Významnou změnou ve vzhledu hvězdárny byla rozsáhlá rekonstrukce a přístavba objektu zahájená na konci roku 1992, která byla stavebně dokončena v roce 1996. Další stavební změnou byla roku 2003 kompletní rekonstrukce střechy při níž Hvězdárna v Rokycanech získala pozorovací terasu vyhovující jak pro popularizaci astronomie tak i pro odborná pozorování. V srpnu a září 2007 pak proběhla rekonstrukce přednáškového sálu a hlavní kopule.
Poslední „viditelnou“ změnou je přístavba severní kopule z roku 2013. V ní je umístěn náš největší přístroj – dalekohled s průměrem hlavního zrcadla 508 mm.