Seit 1962 betreibt das AIU die Universitäts-Sternwarte Großschwabhausen, die sich etwa 10 km westlich von Jena auf einer Hochfläche in der Nähe des Dorfes Großschwabhausen befindet. Der Standort der Sternwarte bietet für mitteleuropäische Verhältnisse sehr gute Beobachtungsbedingungen für die optische Astronomie (SSky ~ 21.3 mag/arcsec²). Die Universitäts-Sternwarte ist mit einem 90 cm Spiegelteleskop, einem 25 cm Cassegrain, sowie einem 20 cm Refraktor von Zeiss Jena ausgestattet.
Das 90 cm Teleskop kann entweder als Schmidt-Kamera mit einer freien Öffnung von 60 cm bzw. als Nasmyth-Teleskop mit voller Öffnung genutzt werden. Momentan wird die Schmidt-Teleskop-Kamera (STK) im Schmidt-Fokus bzw. der Glasfaser-gekoppelte Échelle-Spektrograph FLECHAS im Nasmyth-Fokus des 90 cm Teleskops betrieben. Zwei weitere CCD-Kameras stehen am 25 cm Cassegrain (CTK-II) und am 20 cm Refraktor (RTK) für den nächtlichen Beobachtungsbetrieb zur Verfügung.
In jeder klaren Nacht werden die Instrumente der Universitäts-Sternwarte für die astronomische Forschung eingesetzt. Neben der Forschungstätigkeit ermöglicht die Sternwarte auch Studierenden der Universität Jena eine praxisnahe Ausbildung in Astronomie.