学院里的观测先于新楼
布雷拉天文台发端于米兰的耶稣会学院。多梅尼科·杰拉和帕斯夸莱·博维奥原本教授哲学，利用学院高处的房间、星图和小望远镜观察天空。1760年，他们报告一颗彗星，随后更关心怎样记录它的位置和运动。原有房间南方视野较好，北方却受遮挡，甚至看不到北极星。
两人还请当地工匠制作大型测角仪器，但刻度精度不足，未能用于可靠观测。1762年底，学院迎来曾在马赛工作的耶稣会天文学家路易·拉格朗日。他接管仪器和日常观测，使原先配合教学的活动逐渐有了持续的人员与测量安排。
1764年设计，1765年建楼
鲁杰罗·朱塞佩·波斯科维奇于1763年获聘帕维亚大学数学教席，次年途经米兰，参与推动布雷拉的建台计划。他负责建筑设计，也为工程和仪器出资；经费来自学院及个别会士的支持。台址选在布雷拉宫东南角，在既有建筑上加建，必须同时考虑承重和天空视野。
卡尔皮诺依据通信重建的工程顺序是：1764年5月至1765年2月设计，随后修筑下层房间、八角大厅、露台与塔楼，年底完成主要土建。1765年12月的通信仍说内部陈设和仪器尚未就绪；1766年上半年继续安装。因此，设计、建筑落成和开始使用并非同一天。
按观测需要布置空间
1766年《佛罗伦萨文学新闻》的报道介绍，新楼上层有开六扇大窗的八角大厅，屋顶为包铜露台，两座小塔的圆锥形顶盖可以旋转，使狭长开口对准天空。旁边另设壁象限仪室。建筑的窗、露台和塔顶共同提供不同方向的观测位置。
波斯科维奇1772年的报告列出卡尼韦制作的壁象限仪与六分仪、中星仪、肖特反射望远镜，以及带测微器的光学设备。钟表也占据重要位置：有补偿冷热影响的摆钟、报秒计数器，另有固定指向恒星的望远镜用来校时。测角读数与时刻记录必须相互配合，不能只靠望远镜的放大能力。
仪器到货也不等于观测已经可靠。波斯科维奇长期检查象限仪的刻度和结构挠曲，研究误差校正方法。此类工作消耗时间，却直接影响位置测量能否供其他天文学家使用。
从本地记录接入异地测量
早期工作包括确定台址经纬度，观测日月食、木星卫星食和恒星掩食。拉格朗日利用1764年2月20日至21日夜间的角宿一掩食，将布雷拉记录与特尔纳瓦观测资料比较，计算经度差；不同地点所见月缘位置不同，还须处理视差，不能直接相减钟表读数。
学院从1763年起进行规律性的气象观测，记录气压、气温、风向、云况与降雨。1772年的设备报告还描述了屋顶集雨容器、通向下层的导管和蒸发测量装置。天体位置与天气资料都依靠连续记录积累，新楼则把这些工作集中在较稳定的空间内。
教学展示与管理争论
八角大厅也用于面向来客的观测。波斯科维奇在1772年的答复中说明，大厅特意容纳较多观众，木制仪器模型帮助解释操作，日食和太阳黑子可以作为共同观看的对象。他把这一活动视为一种教学。
与此同时，维也纳当局批评成果发表不足、测量质量和管理安排，要求改善天文台。波斯科维奇与同事的分歧加深，1772年辞去职务，翌年离开米兰；天文台随后继续添置设备、培养观测人员。这一创建阶段留下的核心问题，是如何把建筑、仪器校准、长期记录和教学组织成能够持续运作的机构。