Для развития и познания астрономии необходим был мощный и точный инструмент, по этой причине долгие годы Улугбек и его технические советники разрабатывали планы и чертежи, затем в 1428 г. вышел указ о строительстве обсерватории.

На вершине холма Кухак была построена огромная обсерватория Улугбека, которая в XV в. считалась одним из чудес света, где самаркандские астрономы осуществляли свои замечательные исследования. Главное трехэтажное здание представляло собой огромный цилиндр высотой 45 метров. Снаружи оно было отделано кирпичами, покрытыми эмалью, внутри было множество помещений для приборов и исследований.

Самарканди так описывает обсерваторию: «На стенах были нарисованы небесные сферы с указанием углов и градусов и неподвижные звезды. Имелись географические карты с изображением климатических зон, гор, пустынь и морей. Все это было сделано с великим искусством и соблюдением всех пропорций…»

Основной частью обсерватории была огромная дуга окружности, представлявшая собой сектант размером более 60 метров, разделенный на градусы, выполненный из полированного мрамора и уходящий под землю. Стрелкой этого гигантского сектанта служила тележка, которая перемещалась по специальным опорам и в которой сидел наблюдатель. Он «целился» в нужную звезду при помощи системы визиров и мог измерять угол между этим объектом и линией горизонта. Этот удивительный инструмент располагался строго с юга на север по меридиану с точностью, которая и в наши дни достойна восхищения. При помощи этой удивительной обсерватории Улугбек и его единомышленники создали свои «Астрономические таблицы». Сегодня эти таблицы почти забыты, но в XVII в. они были очень известны в Европе. Есть голландские гравюры той эпохи, где изображен Улугбек – справа от Урании в окружении самых знаменитых астрономов, от Птоломея до Тихо Браге. В те времена считалось, что монументальный труд самаркандских астрономов представляет собой самый полный в мире звездный каталог. Потребовалась гигантская работа и исключительно высокая квалификация для того, чтобы выполнить его; он, например, содержит результаты наблюдений за полным циклом звезды (в данном случае – Сатурна), обращение которой длится тридцать лет. В нем также собраны результаты детальных исследование всех астрономических календарей и новые наблюдения за движением планет, а также приводятся методы расчетов, причем некоторые из них разработаны для решения конкретных задач. В течение тридцати с лишним лет Улугбек активно участвовал в этих разработках и увлеченно руководил работой ученых. Соратники правителя умерли один за другим, заполняя длинные свитки цифрами и астрономическими знаками. Первым ушел Кади Задэ, которого называли учителем. За ним последовали другие – великий математик Гиясуддин, астроном Аль-Каши… Улугбек завершил «Астрономические таблицы» вместе со своим молодым учеником, блестящим астрономом Аль-Кушчи.

2 марта 1447 г. после скоротечной болезни умер Шахрух. Улугбек был настолько опечален смертью отца, что на несколько месяцев забросил государственные дела. Остальные принцы-темуриды воспользовались его трауром и предприняли попытку захвата власти. В конце концов, уступив просьбам членов своей семьи, Улугбек выступил из Самарканда во главе армии, чтобы наказать бунтовщиков. Но, увы… Пока правитель вел безрезультатные сражения, против него созрел заговор в самой столице. Ситуацией воспользовались узбеки и совершили поход на Самарканд. Они взяли летний дворец, уничтожили знаменитую бесценную коллекцию миниатюр и разрушили фарфоровую башню китайского павильона. Жизнь и смерть Улугбека предопределили звезды. В одном гороскопе, составленном в день его рождения, есть предсказания о том, что он станет властелином и добьется выдающихся успехов в науках, что действительно осуществилось. Улугбек очень интересовался астрологией и даже посвятил ей одну, хотя и краткую, главу в своих «Астрономических таблицах»; составляя свой гороскоп, он увидел, что его убьет собственный сын. Возможно, что это мрачное предсказание постоянно давило на него, и он испытывал недоверие к Абдуллатифу, своему старшему сыну, и невольно прислушивался к тем, кто советовал ему отдалить сына от себя и отдать предпочтение младшему сыну Абдаль-Азизу. Мулла Ходжа Ахрар (прототип доминиканского монаха, настоятеля монастыря Сан Марко Дж. Савонаролы; эпоха Возрождения) при поддержке претендентов на власть разжигал ревность Абдуллатифа, обладавшего необузданным и жестоким характером, и настраивал его против отца. Встав во главе армии, к которой присоединилось множество недовольных миролюбивой политикой Улугбека, Абдуллатиф разгромил войско отца у стен Самарканда. Потерпевший поражение Улугбек сдался сыну, который притворился, что прощает и милует его, но при условии, если тот отречется от престола и совершит паломничество. В то же время Абдуллатиф отдал приказ персу, офицеру свиты по имени Аббас, убить отца. Убийство было совершено спустя несколько дней. Пока бывший правитель ждал караван, который должен был проводить его до Мекки, на него набросились солдаты, схватили и привели его к Аббасу, который отрубил Улугбеку голову. Это случилось 27 октября 1449 г. Улугбек был похоронен рядом с дедом в величественной гробнице Гур-Эмир. На надгробной плите сегодня можно прочесть: «Проклятие Абдуллатифу – отцеубийце».