Molėtų astronomijos observatorija– astronomijos observatorija 63 km į šiaurę nuo Vilniaus, 12 km nuo Molėtų ant Kaldinių kalvos, šalia Kulionių kaimo, priklausanti Vilniaus universiteto Teorinės fizikos ir astronomijos institutui.
Dangaus kūnams tirti reikia giedro ir gryno oro bei tamsaus dangaus. Tiek senoji Vilniaus universiteto observatorija (įkurta 1753 metais), tiek ir Vilniuje, šalia Vingio parko esanti universiteto observatorija (įkurta 1921 metais) pamažu atsidūrė miesto ribose, todėl teko ieškoti naujos vietos. Vieta naujai observatorijai buvo parinkta Molėtų rajone 70 km į šiaurę nuo Vilniaus, ant Kaldinių kalvos (200 m virš jūros lygio) šalia mažo Kulionių kaimo (apie 10 km nuo Molėtų).
1969 metų rudenį buvo sumontuotas 25 cm skersmens Kasegreno sistemos teleskopas, surinktas iš Vilniaus universiteto observatorijoje buvusių kelių teleskopų liekanų. 1970 m. pavasarį šiuo teleskopu buvo pradėti fotometriniai žvaigždžių tyrimai. 1974 m. žvaigždžių šviesą išvydo 63 cm teleskopas. 1975 m. 25 cm reflektorius buvo pakeistas naujai nupirktu 35/51 cm skersmens Maksutovo sistemos fotografiniu teleskopu. 1975-1977 m. pastatytas observatorijos administracinis pastatas su laboratorijomis, moksline biblioteka, konferencijų sale ir viešbučiu. 1991 m. pradėtas darbas nauju 165 cm teleskopu reflektoriumi – didžiausiu teleskopu ne tik Lietuvoje, bet ir visoje šiaurinėje Europoje.
