<삼국유사> 기록과 다수 학자의 해석에 따르면 첨성대는 별과 천체의 움직임을 관찰하는 천문대로 여겨져 왔습니다. 1960년대 이전부터 세계에서 가장 오래된 천문대라는 평가를 받았으며, 목조 구조물이 위에 세워져 혼천의(천체 관측 기구)를 설치했을 가능성도 제기되었습니다. 첨성대의 창문과 구조가 계절과 태양의 위치에 따라 해시계 역할도 할 수 있어 절기와 24절기를 정확히 측정하는 기구로 보았습니다.
하지만 일부 학자들은 첨성대를 천체 관측에 쓰였다는 직접적 기록이나 시설 자체의 과학적 정밀성이 부족하다고 지적합니다. 첨성대의 위치가 천문 관측 공식 장소로 최적이 아니고, 왕궁에 가까운 점을 들어 정치적 상징물이나 종교 제단일 가능성도 제기됩니다.