La grande césure de la façade sud-ouest de l’Observatoire révèle l’emplacement du cercle méridien qui a permis la détermination de l’heure précise si nécessaire à l’industrie horlogère, à la recherche de la précision et au développement technique. 

Le Pavillon Hirsch, du nom du directeur de l’observatoire de 1858 à sa mort en 1901, accueille l’exposition qui permettra de remonter le temps à la recherche du rôle essentiel joué par Neuchâtel dans la seconde moitié du 19e s. aussi bien dans le cadre de la détermination d’une heure universelle que de la désignation d’un méridien d’origine.
Sous sa coupole, le triple réfracteur Zeiss installé en 1912, année de son inauguration, est toujours fonctionnel et permet observations et photographies du ciel. 
Dans son sous-sol, on découvre un autre instrument historique, le sismographe construit sur le système développé par de Quervain-Piccard par l’entreprise Trüb, Tauber & Co de Zurich, a été inauguré en 1928 en remplacement du sismographe d’origine. 

L’exposition entraîne les visiteurs dans un monde scientifique à découvrir absolument pour comprendre comment la précision de la mesure du temps est devenue un apanage du canton de Neuchâtel. 
Dans un lieu exceptionnel, on se familiarisera avec des instruments scientifiques exceptionnels, à leur conservation mais aussi à leur rôle. Puis on comprendra comment on est passé de l’astronomie qui a permis la détermination de l’heure à l’astrophysique qui plonge au plus profond de l’univers.

Pénétrer dans le Pavillon Hirsch suscite une grande émotion, entre mausolée et œuvre totale, le hall témoigne d’une période architecturale qui, si elle fut courte, fut néanmoins d’une richesse incroyable dans le canton de Neuchâtel, plus particulièrement dans les Montagnes, l’Art nouveau et sa variante régionale nommée Style sapin. Véritable ode au ciel, la décoration de ce lieu ne laisse personne indifférent. Le buste d’Adolphe Hirsch (1830-1901), premier directeur de l’Observatoire, accueille les visiteurs dans l’avant-dernier des bâtiments construits sur ce site du Mail en 1912 et alors encore entièrement dédié à l’observation, la spectroscopie, la géodésie et la sismographie, sciences qui, dans la seconde moitié du 19e s., ont permis à Neuchâtel de figurer parmi les meilleurs. 

En 1992, un bâtiment contemporain a pris place à l’est de l’Observatoire dont les équipes se consacrent alors à la recherche sur les horloges de hautes précisions et à leur miniaturisation. Depuis 2007, les activités de l’observatoire se poursuivent au Laboratoire Temps Fréquence de l’Université de Neuchâtel et au CSEM.