Специальная астрофизическая обсерватория Академии наук СССР была образована в 1966 году через 6 лет после решения Правительства о создании крупнейшей обсерватории страны для фундаментальных исследований космоса. Обсерватория создавалась как центр коллективного пользования для обеспечения работы оптического телескопа БТА («большой телескоп азимутальный») с диаметром зеркала 6 метров и радиотелескопа РАТАН-600 с диаметром кольцевой антенны 600 метров, тогда крупнейших в мире астрономических инструментов. Они были введены в строй в 1975—1977 годах и предназначены для изучения объектов ближнего и дальнего космоса методами наземной астрономии.

САО РАН является крупнейшим центром наземных астрономических наблюдений в России.

Обсерватория расположена в долине реки Большой Зеленчук в горах Западного Кавказа. Основные здания обсерватории (административные и технические службы, лабораторные корпуса, жилые дома, общежитие) — нижняя научная площадка — находятся в посёлке Нижний Архыз Зеленчукского района Карачаево-Черкесской республики. Верхняя научная площадка находится в 17 км от посёлка на склонах горы Пастухова на высоте 2100 м — здесь кроме самого крупного в Европе шестиметрового оптического телескопа имеются ещё два телескопа с диаметром зеркала 1 м и 0,6 м. От Нижнего Архыза до верхней площадки ведёт федеральная автодорога «Подъезд к Специализированной астрофизической обсерватории Российской академии наук». В 20 км от посёлка на южной окраине станицы Зеленчукской находится радиоастрономическая наблюдательная база: радиотелескоп РАТАН-600, лабораторный корпус, гостиница). Санкт-петербургский филиал САО РАН находится в Пулковской обсерватории.