L'association de Valentia Island avec la météorologie a commencé en 1860, lorsque l'amiral FitzRoy, qui était à la tête du comité météorologique du (britannique) Board of Trade, a pris des dispositions pour la communication régulière, par télégraphe, des observations météorologiques de 15 stations terrestres en Grande-Bretagne et en Irlande. Valentia a été choisie comme l'une de ces stations parce qu'elle disposait d'une liaison télégraphique avec Londres pour desservir le câble transatlantique. L'importance de Valentia en tant que lieu d'observation météorologique a été immédiatement reconnue, étant située sur la trajectoire de la plupart des systèmes météorologiques venant de l'Atlantique. En 1865, le gouvernement britannique a décidé de mettre en place des observatoires avec des instruments d'auto-enregistrement, à sept endroits, dont Valentia. Six d'entre eux se trouvaient dans des institutions scientifiques établies, l'Observatoire de Kew, l'Institution polytechnique de Falmouth, le Stonyhurst College, l'Observatoire d'Armagh, l'Observatoire de l'Université de Glasgow et l'Observatoire de l'Université d'Aberdeen. L'Observatoire de Valentia a été créé par le Comité météorologique. il était financé par eux et géré par leur propre personnel.

L'Observatoire a été installé dans une maison louée au Chevalier de Kerry au Revenue sur l'île de Valentia, en août 1868.

Les instruments d'enregistrement installés étaient le barographe et thermographe photographique Adie et l'anémographe Robinson Beckley. La station a reçu le Beckley Rain Recorder en 1869 et le Campbell-Stokes Sunshine Recorder en 1879. Ces instruments sont maintenant exposés au musée de l'Observatoire. L'Observatoire a continué sur l'île jusqu'en mars 1892, date à laquelle il a été transféré à son emplacement actuel.

Le bâtiment principal de l'Observatoire s'appelait Westwood House et fut construit, en 1866, par un capitaine Needham, l'agent local du Trinity College de Dublin, qui possédait d'importantes propriétés foncières dans la région. Le Bureau météorologique britannique a continué à doter et à financer l'Observatoire jusqu'en décembre 1936, date à laquelle le Service météorologique irlandais a été créé.
Le Bureau météorologique britannique a dirigé l'Observatoire sur une base d'agence pour le service météorologique irlandais jusqu'à la fin de septembre 1937, lorsque le personnel a été formé pour le nouveau service. Une grande partie du personnel employé par le British Meteorological Office à l'Observatoire a été transférée au Service météorologique irlandais.

Depuis la création du Service météorologique irlandais, le programme de travail de l'Observatoire s'est considérablement élargi et il a toujours été équipé des équipements et des instruments les plus avancés sur le plan technologique. L'Observatoire est bien connu et très apprécié de la communauté scientifique. En plus de remplir son rôle national et international au sein de Met Éireann, il est impliqué dans de nombreux projets avec d'autres organismes scientifiques en Irlande et à l'étranger.

La station météorologique manuelle de Valentia a été officiellement fermée le 1er avril 2012 et a été remplacée par une station météorologique automatique au même endroit à partir du 2 avril 2012. À la même date, le nombre de remontées quotidiennes de radiosondes est passé de 4 à 2.