De bouw van het Lick Observatory begon in 1876 en duurde 11 jaar. De financiering van de bouw gebeurde door een nalatenschap van James Lick naar wie de sterrenwacht is vernoemd. De eerste telescoop van de sterrenwacht, de 36-inch-refractor, was van 1888 tot 1897 de grootste van zijn soort in de wereld. De condities voor astronomische waarnemingen op de top van Mount Hamilton zijn zeer gunstig, met gemiddeld zo'n 300 onbewolkte dagen per jaar. Laaghangende bewolking die vaak rond de stad San José voorkomt, blokkeert bovendien lichtvervuiling vanuit de omringende steden.
Het huidige instrumentarium van het Lick Observatory bestaat uit:
De C. Donald Shane 3 meter reflector
De Great Lick 36-inch refractor
De Carnegie 0.5 meter twin refractor
De Anna L. Nickel 1 meter reflector
De Crossley 0,9 meter reflector
De Coude auxiliary telescope 0.6 meter reflector
De Tauchmann 0.5 meter reflector
De Katzman Automatic Imaging Telescope (KAIT), een 76 cm reflector
