«На счёт деталей устройства основного инструмента Улугбека могут быть большие разногласия, — писал ещё в 1913 году И. И. Сикора, — но, несомненно, это был типичный квадрант с диоптром (или визиром) в центре и главным диоптром на дуге. Другого типа инструмента у Улугбека быть не могло, так как в истории астрономии указаний на это не имеется. А остаться неизвестным новый тип инструмента при постоянных сношениях Улугбека с учёными других стран и народов тоже не мог».
Дело, начатое В. Л. Вяткиным до революции (1908–1909 гг.), продолжают советские учёные.
В 1941 году возобновились раскопки на холме обсерватории. На семь лет война прервала эти работы. В 1948 году, под руководством опытного археолога В. А. Шишкина, раскопки на холме обсерватории были снова возобновлены. По своему размаху они далеко превзошли работы Вяткина.
Холм Кухак, на котором когда-то высилось великолепное, по словам Бабура, здание обсерватории, возвышается над арыком Аби-Рахмат на 14 метров. Площадь холма — около гектара (по подошве). Холм круто спадает на восток, юг и запад. С севера к нему примыкает второй, более низкий и отлогий холм, через который проходила дорога к обсерватории (согласно В. А. Шишкину вход в обсерваторию был именно с севера).
Видимость неба с холма обсерватории была очень хорошей. Невысокая возвышенность на северо-востоке (Чупан-ата) не могла служить большой помехой для астрономических наблюдений.
Раскопки 1941 года охватили восточную часть площадки древней обсерватории. В 1948 году археологи повели раскопки, главным образом, на западной части площадки. Раскопки велись на такую глубину, чтобы вскрыть не только стены здания, но и фундамент его. Фундамент здания был опущен до скалистого основания холма. Самая толщина фундамента (3 метра) показывает, — что на нём высились массивные и высокие стены. Раскопки 1948 года позволили восстановить (приближённо) план здания (или зданий) обсерватории. Дополнительные раскопки показали, что на склонах холма и у его подошвы никаких строений не было. Здание улугбековой обсерватории высилось одинокое и таинственное для непосвящённых.
Вопреки мнению Вяткина, который утверждал, что постройки обсерватории возведены были прямо на скале, раскопками 1948 года были обнаружены подземные части фундамента огромного здания обсерватории Улугбека. Правда, местами фундаментом служили и скальные участки холма Кухак.
Полностью — восстановить план здания обсерватории очень трудно, так как весь жжёный кирпич выбран до пола. Почти невозможно указать, где были двери и окна. В. А. Шишкин предполагает, что главный — вход в обсерваторию находился на северной стороне здания. Возможно, что, кроме главного входа, имелось ещё два боковых — справа и слева от главного.
В. А. Шишкин подсчитал, что на площадке обсерватории лежит около 6000 кубических метров строительного мусора. Это, по мнению В. А. Шишкина, указывает на огромные размеры здания обсерватории. Очевидно, обсерватория была целым комплексом построек, объединённых вокруг главного здания — башни (круглой или овальной формы).
Обсерватория Улугбека в Самарканде весьма сильно отличалась от индийских обсерваторий, представлявших собою дворы, внутри которых расставлялись те или другие астрономические инструменты.
В одной рукописи XVIII века индийский астроном Савой-Джан-Синг перечисляет инструменты, которые имелись в обсерватории Улугбека. В их числе он упоминает прибор, бывший в употреблении с древности до XVI века, который европейцы называли армиллой. Он состоял из нескольких бронзовых кругов с делениями. С помощью этого прибора определяли положение звёзд и планет. Упоминаются им также трикветр, состоящий из трёх скреплённых особым образом линеек, и шанила — прибор, представляющий собой соединение астролябии с квадрантом. Что это были за инструменты? Похожи ли они на современные?
Вспомним прежде всего, что первая зрительная труба (телескоп) была изобретена только в начале XVII века, следовательно, никаких приборов с оптическими линзами в самаркандской обсерватории быть не могло. Астрономы того времени видели только то, что можно было видеть невооруженным глазом.
Первое место в оборудовании обсерватории занимали различные угломерные инструменты, так как главной своей задачей астрономы полагали точное определение положения на небе звёзд и планет.
Несомненно, что в обсерватории Улугбека имелись также солнечные и водяные астрономические часы, так как точное определение времени является не только целью астрономических работ, но и необходимым условием, без которого все сделанные вычисления теряют смысл.