Il 21 maggio 1761 il Senato della Repubblica di Venezia emanava un decreto con il quale istituiva un osservatorio astronomico all’Università di Padova. La decisione, che faceva seguito alla proposta dei Riformatori dello Studio (i magistrati veneziani preposti al governo dell’università patavina) maturava nell’ambito di una complessa riforma universitaria che vedeva il rinnovo delle cattedre di insegnamento e la costituzione di nuovi stabilimenti scientifici, il cui ruolo, in senso moderno, era quello di consentire al professore di sperimentare e di avviare alla pratica della sperimentazione gli studenti.

Soltanto quattro anni dopo, nel settembre del 1765, si dava incarico al professore di 'astronomia, geografia e meteore', l’abate Giuseppe Toaldo (1719-1797), di visitare i principali osservatori italiani per informarsi sulla struttura dell’edificio e sui principali strumenti necessari all’attività dell’astronomo. Al ritorno da questa indagine, Toaldo doveva presentare un preventivo di spesa e un progetto; per questo nel dicembre dello stesso anno fece venire da Vicenza l’architetto don Domenico Cerato (1715-1792), amico e compagno di studi nel Seminario vescovile di Padova, da lui ritenuto, a ragion veduta, uno dei più abili architetti del tempo.

Toaldo propose di scegliere come luogo dove edificare l’osservatorio l’alta torre del Castel Vecchio, dotata di grosse e solide mura. La torre possedeva i migliori requisiti per essere trasformata in specola: infatti, oltre a consentire di risparmiare sulla spesa, si trovava alla periferia sud della città, e dalla sommità l’occhio poteva spaziare libero su tutto l’orizzonte meridionale, fornendo ai futuri astronomi un luogo ideale per le osservazioni astronomiche. È verso sud, infatti, sul meridiano celeste, che gli astri culminano, ossia raggiungono la più alta posizione sopra l’orizzonte nel loro apparente moto diurno, e quindi sono più facilmente osservabili. Fu così che l’antico castello medievale fu trasformato in specola astronomica (specula in latino significa osservatorio).