El observatorio está formado por trece torres levantadas en línea, de norte a sur, sobre la cima de este promontorio y que indicaban con casi total precisión el desplazamiento anual del Sol, así como los solsticios y los equinoccios. En él se encuentran, también, otros dos puntos de observación separados por unos 200 metros con una especie de fortaleza rodeada por tres anillos concéntricos.

También se han descubierto figuras de guerreros de cerámica con adornos que parecían signos de distinción. Esto sugiere que se realizaban prácticas rituales relacionadas con los fenómenos astronómicos y la existencia de clases sociales. El culto al Sol y la cosmología asociada quizá pudieron ayudar a legitimar la autoridad de la clase social más alta. Además, se pone de manifiesto la necesidad práctica que tenían los pobladores de esa región de contar con este observatorio, debido a que la agricultura era crucial en la época y dependían de la irrigación proporcionada por los ríos. Con la observación solar sabían cuándo debían plantar.

Las torres de Chankillo revelan, según los arqueólogos que las han estudiado, que en esta región conocían la astronomía mucho antes de la que se creía, mucho antes del Imperio Inca. Así, con la constatación de que Chankillo y sus torres fueron un observatorio solar se cierra un misterio vigente desde el siglo XIX, pues no se sabía qué eran realmente estos restos arqueológicos peruanos.