Observatorium ini mengoperasikan beberapa teleskop, termasuk Teleskop Hale selebar 200 inci (5,1m) dan Teleskop Samuel Oschin selebar 48 inci (1,2m). Selain itu, instrumen dan proyek lain ditempatkan di observatorium ini, seperti Palomar Testbed Interferometer dan Teleskop Schmidt selebar 18 inci (0,46m), teleskop pertama Palomar yang dibuat tahun 1936.