Vers 1920 se dessine la volonté de créer un grand projet d’observatoire, doté d’une instrumentation moderne, situé à l’écart des concentrations urbaines.

En 1925, les mesures qualitatives prises par les pionniers Jean Dufay (Digne) et André Couder (Forcalquier) révèlent la qualité des images du ciel de Haute Provence : 260 à 280 nuits par an d’excellente qualité.

Le site de Saint-Michel est choisi en 1934. Jean Dufay sera le premier directeur en 1937. Charles Fehrenbach sera directeur adjoint, puis directeur de l’OHP, pendant plus de 40 ans.

Après celui de 80 cm, le télescope de 1,20 m de l’Observatoire de Paris, modifié, est installé en 1942. Le miroir du grand télescope de 1,93 m coulé par Saint-Gobain en 1937, sera caché à Saint-Michel à l’état brut pendant la guerre, puis taillé à Paris par Jean Texereau et installé en 1958 sur le télescope que l’on peut visiter à l’OHP. Il restera longtemps le plus grand d’Europe et intègrera les développements les plus modernes sans cesse améliorés.

En 1995, la découverte spectaculaire de la première exo-planète (planète gravitant autour d’une étoile, autre que le soleil) par une équipe d’astronomes franco-suisses, Michel Mayor et Didier Queloz, à l’aide des spectrographes (étudiés et construits à l'Observatoire) installés sur le télescope de 1,93 m a démontré que l’observation à Saint-Michel avait encore un grand rôle à jouer dans le monde de l’astronomie moderne internationale.

L’étude de l’atmosphère a naturellement pris place dès le début de l’installation de l’Observatoire bénéficiant de conditions climatiques propices.

Dans les années 1970, sous l’impulsion de Marylise Chanin et Jacques Blamont, Gérard Mégie adapte sur le site de l'OHP, la technique LIDAR (Light Detection and Ranging), qui permet d’étudier le signal retourné par un faisceau laser puissant à l’étude de l’atmosphère : celle-ci permet d’obtenir des profils deconcentration de l’ozone en altitude.

De nos jours, la station Gérard Mégie sert de station pilote pour surveiller l’évolution d’autres paramètres comme la température, les gaz à effet de serre,  la vapeur d’eau, les vents à haute altitude, les aérosols, la pollution, qui conduisent à l’étude du changement climatique : ballon atmosphérique.   

L’OHP se place de nos jours au tout premier plan de la compétition internationale grâce au savoir-faire de ses équipes qui participent à des projets expérimentaux sur les plus grands télescopes à travers le monde (VLT au Chili) ou sur des missions spatiales.

Centre d’enseignement et de diffusion de la connaissance, l’OHP met à disposition ses structures à un large public en coordination avec le Centre d’Astronomie spécialisé dans les actions pédagogiques.