Магни́тные обсервато́рии, научно-исследовательские учреждения и станции, осуществляющие непрерывные измерения напряженности магнитного поля Земли и его направления. Магнитные обсерватории оборудованы магнитографами и магнитометрами, их размещают вдали от городов, железных дорог, промышленных предприятий, способных исказить геомагнитное поле. Ряд магнитных обсерваторий входит в состав комплексных магнитно-ионосферных станций.
Данные магнитных обсерваторий используются для изучения поведения геомагнитного поля, которое реагирует на сложные процессы, протекающие в магнитосфере, ионосфере и в недрах Земли. Эти данные применяют при наземной и аэромагнитной съемке для учета магнитных вариаций и объединения результатов измерений, выполненных в разное время. Магнитные обсерватории осуществляют поверку полевых магнитометров, применяемых для разведки полезных ископаемых.
Первые магнитные обсерватории в России были построены в Петербурге и Казани (1829), затем они были созданы в Нерчинске, Барнауле, Колывани, Екатеринбурге, Тифлисе. Первая в мире полярная магнитная обсерватория открыта в 1924 году в проливе Маточкин Шар на Новой Земле. В 1939 году на базе магнитного отделения Главной геофизической обсерватории под Москвой организован Институт земного магнетизма.