Pierwszym kierownikiem był Matthew Fontaine Maury, oficer Marynarki Wojennej. Na jego zamówienie Charles Goodyear wyprodukował dla obserwatorium pierwszą wulkanizowaną kulę czasu. Była to pierwsza kula czasu w USA i dwunasta na świecie. Dokładność pomiaru czasu zapewniana była przez obserwację gwiazd i planet. Czas ten był podawany nie tylko w Waszyngtonie, ale również – za pośrednictwem telegrafu – przekazywany do wszystkich stanów Unii, "sprzedawano" go także liniom kolejowym, aby i one mogły synchronizować swoje chronometry. Na początku XX w. czas ten był także transmitowany bezprzewodowo przez Arlington Time Signal.
Przez 10 lat nie było jasności co do tego, jak właściwie obserwatorium się nazywa: terminy "Obserwatorium Narodowe" i "Obserwatorium Marynarki Wojennej" były używane zamiennie: dopiero w 1854 ustalono oficjalną nazwę "Obserwatorium i Biuro Hydrograficzne Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych". Prezydent Stanów Zjednoczonych, John Quincy Adams, który ufundował obserwatorium tuż przed opuszczeniem swojego urzędu, był zwolennikiem nazwy "Obserwatorium Narodowe". Adams spędził w obserwatorium wiele nocy, obserwując i oznaczając gwiazdy wspólnie z Maurayem.