1962年中央大學在台復校，苗栗校區於1963年陸續竣工，當時的研究所大樓就設有天文台。中央大學在1968年遷校於中壢，1977年中央大學物理系成立「物理與天文研究所」並開始籌建天文台。在旅美華人天文學家呂克華的協助下，於科學一館頂樓設置了「中大天文台」，1981年啟用。中大天文台使用美國博精儀器公司 (Perkin-Elmer) 製造的24吋 (60公分) 蓋賽格林 (Cassegrain) 反射式望遠鏡，該望遠鏡在啟用後將近二十年的時間是台灣最大的望遠鏡，肩負教育及研究的使命。
由於中壢市區急遽發展，加上校內建築大幅增加，導致光害污染日趨嚴重，中大天文台已不適合從事天文觀測研究，必須另覓理想的觀測地點。1990年在國科會支持下，蔡文祥教授開始進行臺灣天文台選址計畫，於鹿林前山設置一個臨時觀測站進行選址研究及天文教學。歷經3年的視寧度 (seeing)、氣候、夜天光背景等條件調查後，確定玉山國家公園的鹿林前山為優良的天文台址。
1990年鹿林選址
1997年獲得太空計畫室 (前「國家太空中心」) 補助，興建鹿林第一座天文台，1999年完工，安裝自行設計製造的76公分超輕型望遠鏡 (SLT76) ，並於2000年開始進行觀測，是鹿林天文台初期最重要的觀測設備。在建造、調試與觀測過程中，培養了許多使用與維護望遠鏡的人才，對日後鹿林天文台的運作提供了重要基礎。
76公分超輕型望遠鏡 (SLT76)
2002年在教育部追求學術卓越發展計畫的挹注下，建置鹿林天文台控制中心、安裝台灣首座口徑突破一公尺的鹿林一米望遠鏡 (LOT)，於同年冬季開始測試。在測試期間，由中央大學天文所研究生張智威與陳秋雯發現小行星，臨時編號2002WT18，小行星編號259110。因為是於鹿林天文台發現的第一顆小行星，故又稱為「鹿林一號」。
2003年LOT正式對外開放，提供國內外學者申請觀測。於隔年由中央大學黃崇源教授發表第一篇使用LOT資料的Sci 論文。至今相關鹿林天文台的Sci論文已累積兩百逾篇。除期刊論文外，鹿林天文台也達成了發現與觀測各種天體的科學成果，如觀測伽瑪射線爆(GRB)、發現小行星、近地小行星、超新星等。2005年因自製的76公分望遠遠鏡存在許多問題，拆除後在既有圓頂內安裝40公分望遠鏡，以此望遠鏡在2006年開始鹿林小行星巡天 (LUSS)，並於2007年發現了台灣首顆彗星 C/2007 N3 (Lulin)。
鹿林彗星發現後幾天的後續觀測(非發現時影像)，由陳婷琬拍攝。
鹿林天文台位於玉山國家公園塔塔加地區的鹿林前山，於中央山脈以西，較不受颱風與冬季東北季風影響。另外台址遠離都市，天空背景較暗。海拔 2,862公尺，空氣稀薄，因此視相佳、大氣消光較小；位於逆溫層之上，晴天率高。年平均觀測時數約1400小時。且台灣位於西太平洋，與夏威夷群島之間經度缺乏天文台。且台灣緯度較低，可觀測天區大，因此鹿林天文台對於有時序變化的天體有觀測優勢。在2020年後鹿林天文台取得許多超新星、GRB等天體的首筆後續觀測資料。
除了中央大學天文所管理的LOT、SLT與LWT三座望遠鏡外，鹿林天文台也與國內天文單位合作，在原中美掩星計畫 (TAOS) 結束後留下的四座平頂內裝設望遠鏡。分別為中研院LATTE望遠鏡、成功大學RIFT望遠鏡兩座與中央大學與台北天文館共同管理的RoLIFE望遠鏡。合作單位可利用網路遠端連線操作，增加了觀測的便利性。
鹿林空拍圖(譚瀚傑攝)