Cassini veut doter l’Observatoire d’un instrument astronomique similaire à la grande méridienne de la basilique San Petronio à Bologne : cette méridienne, construite en 1576 par Ignacio Dante, comportait quelques défauts. Lors de sa venue à Bologne en 1650, Cassini avait entrepris d'en modifier et d'en allonger le tracé, rendant ainsi possible l'observation du Soleil tous les jours de l'année.

Pour établir un instrument semblable à l'Observatoire de Paris, Cassini a besoin d’une grande salle à l’étage noble : l’architecte Claude Perrault doit donc modifier l’escalier principal, surélever la salle et la recouvrir d’une voûte en plein cintre. Cassini établit une méridienne qui reste provisoire, ses collègues de l'Académie disposant d'instruments au final plus performants pour les mesures astrométriques. La méridienne dans sa forme actuelle est établie par Cassini II.