De plek waar nu sterrenwacht en museum Sonnenborgh is gevestigd, maakte lange tijd deel uit van de verschillende verdedigingswerken aan de Stadsbuitengracht. Aan de Utrechtse singel werden verschillende bastions gebouwd om de stad te beschermen. Voorbeelden van andere bastions zijn Manenborgh en Sterrenburg, waar nog steeds oude woonhuizen en kazematten zijn te vinden.

In de 18de eeuw werd de oude Smeetoren omgebouwd tot sterrenwacht. Buys Ballot zorgde er later voor dat er een professionele astronomische sterrenwacht werd gebouwd op het bastion Sonnenborgh.

Het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut (KNMI) werd door Buys Ballot op diezelfde plek opgericht in 1854. In 1897 verhuisde het KNMI naar De Bilt, waar het tot op vandaag de dag is gevestigd. Sonnenborgh werd hierna nog uitsluitend gebruikt als sterrenwacht: eerst als sterrenkundig instituut dat in de jaren 30 en 40 baanbrekend zonneonderzoek verrichte onder Marcel Minnaert en Kees de Jager, later als publiekssterrenwacht. Tegenwoordig is Sonnenborgh ook een museum, over sterrenkunde én weerkunde.