В 1828 г., благодаря усилиям ректора Н.И. Лобачевского и профессора А.Я. Купфера, во дворе университета был построен для метеорологических наблюдений небольшой павильон, где до 1831 г. под руководством Лобачевского проводились наблюдения над температурой и давлением воздуха. Результаты наблюдений с 1828 по 1831 г. были опубликованы А.Я.Купфером в его книге «Voyage dans l` Oural».

В 1831 г. под руководством Н.И.Лобачевского, исполнявшего в университете также обязанности заведующего кафедрой физики и математики, в ботаническом саду университета, в Архангельской слободе, была построена метеорологическая обсерватория по образцу станций, относившихся к сети Академии наук.

С построением обсерватории начинается новый этап в развитии метеорологических наблюдений в Казани, наблюдения стали более точными и полными, а сам университет постепенно перестает быть пассивным собирателем и хранителем материалов по округу. Заведующие кафедрой физики университета систематически налаживали метеорологические наблюдения в округе, выезжали для выверки приборов и для инструкции учителей округа в «путешествия». В них принимали также участие Н.И. Лобачевский и А.Я. Купфер. И если имя первого широко известно, то о втором знают лишь специалисты, главным образом, в области наук о Земле.

В 1823 г. А.Я. Купферу предложили должность ординарного (штатного) профессора химии и физики в Казанском университете. Но до переезда в Казань он вместе с профессором астрономии Казанского университета И.М. Симоновым, участвовавшим в первой русской экспедиции к Южному полюсу в 1819-1822 гг. и открытии Антарктиды, направляются в Берлин, Вену и Париж, где закупают инструменты и приборы для физического кабинета и астрономической обсерватории Казанского университета. Там они встретились с известными учеными - естествоиспытателями А. Гумбольдтом и Д. Араго, которые поддержали идею А.Я. Купфера об организации широких геомагнитных и метеорологических наблюдений в Казани.

В 1825 г. А.Я. Купфер разрабатывает первоначальный проект создания метеорологической сети в России, одобренный  А. Гумбольдтом. В конце 1827 г. в университете возобновились метеорологические наблюдения, которые с 1821 г. по неизвестным причинам не проводились.

С 1829 по 1833 г. руководство МО осуществлял ректор Казанского  университета, знаменитый математик - геометр Н.И. Лобачевский. При нем были организованы наблюдения над температурой почвы в специально вырытом в университетском дворе колодце-обсерватории глубиной 32 м. Обсерватория представляла из себя глубокую кирпичную трубу, где были устроены: 31 площадка, 90 ступеней, 20 отверстий для термометров на расстоянии друг от друга в 1 метр, винтовая лестница с 30 оборотами.

При Лобачевском расширилась программа и метеорологических наблюдений. Проводились наблюдения за давлением воздуха, температурой воздуха, влажностью (по гигрометру Соссюра), состоянием неба, направлением ветра, «силой» ветра («тихий», «сильный» и т.д.). Наблюдения стали проводиться гораздо чаще: в 9 ч утра, полдень, 3 ч и 9 ч вечера, а иногда еще в 7 или 8 часов утра следующего дня. Известны также наблюдения над грозами за 1831-1833 гг., которые велись на пороховом заводе наблюдателем Цветковым под руководством Лобачевского.

Продолжались в этот период и наблюдения за земным магнетизмом. Здесь большую роль сыграл профессор – астроном Иван Михайлович Симонов, опубликовавший ряд первоклассных теоретических и экспериментальных работ о природе земного магнетизма. В качестве итогов работ Симонова явились научные мемуары «Исследования о магнитном действии Земли».

В 1831 г. во дворе университета была построена новая более совершенная обсерватория, которая функционировала до августа 1842 г.

Большую роль в развитии метеорологических наблюдений в Казани и учебном округе сыграл преемник Лобачевского по кафедре физики профессор Эрнест Августович Кнорр. Он родился в 1805 г. в г. Герцберге (Саксония), в 1830 г. защитил докторскую диссертацию в Берлинском университете, затем преподавал в одной из берлинских гимназий. В Казанский университет Кнорр был рекомендован Гумбольдтом на вакантное место, где он и был избран в сентябре 1832 г. на должность ординарного профессора по кафедре опытной и теоретической физики.

До Кнорра руководству станциями округа все же не уделялось должного внимания. Кроме того, употреблявшиеся для наблюдений приборы были крайне разнородны, общие правила производства наблюдений отсутствовали и т.д. Ввиду этого округ поручает Кнорру: 1) уточнить вопрос о метеорологических станциях в округе и выбрать определенные города, где бы (при гимназиях или уездных училищах) производились постоянные метеорологические наблюдения; 2) снабдить станции «сверенными необходимыми инструментами» и 3) дать «наблюдателям должную инструкцию для делания наблюдений».

Кнорр предпринял первую попытку создать сеть метеорологических станций в Казанском учебном округе. В 1836 г. он отправился в «учебное путешествие» для этой цели. Кнорр проводил магнитные и метеорологические наблюдения в разных пунктах учебного округа, определял их географическое положение, высоту над уровнем моря.

С целью совершенствования производства метеорологических наблюдений и проведения их по единой системе Кнорр составил инструкцию под названием «Наставление учителям Казанского учебного округа для делания метеорологических наблюдений». В ней сообщалось: «Метеорологические наблюдения должны быть делаемы при гимназиях: барометрические, термометрические, к коим присовокупляются наблюдения  направления и силы ветра и состояния неба. Наблюдения должны быть делаемы 4 раза в день, а именно: в  9 часов утра, в полдень, в 3 часа пополудни и в 9 часов вечера;  в каждый из сих часов дня должно показать, по крайней мере, высоту барометра, термометра при барометре и термометра на свободном воздухе. Месяцы и дни считать по новому стилю». В инструкции излагается, как и где повесить барометр, как отсчитывать его показания, как отсчитывать температуру и т.д.

Кнорр всячески пропагандировал пользу метеорологических наблюдений. В актовой речи 1840 г. он указывал, что метеорологические исследования принесут человечеству пользу, так как без них невозможно предсказать погоду, а это очень важно для мореплавания, садоводства и «вообще для человека, занятого хозяйством». Он говорил: «Всякая наука находится в связи с условиями, при которых общество существует». В этой речи он определял метеорологию как науку о физических явлениях в атмосфере. «Занимаясь исследованиями явлений в земной атмосфере, - говорил Кнорр, - метеорология, без сомнения была некогда началом и всей физики».

В 1838 г. в университете было отстроено специальное здание для физического кабинета, где стали проводиться и метеорологические наблюдения. При этом метеорологические приборы установили  на крыше здания, для чего наверху была построена небольшая башня. В ней находились барометр и плювиометр, а наверху флюгер. Далее, к северной стене башни был прикреплен психрометр и минимальный термометр, а на западной располагался часовой термометрограф, сконструированный по системе самого проф. Кнорра; для контроля последнего рядом с ним висел обычный термометр.

Метеорологические наблюдения при Кнорре проводились регулярно и лишь  в наблюдениях за 1842 г. имеется пропуск в 8 дней в связи с пожаром в физическом кабинете, происшедшем 24 августа.

Дополнительно к прежней программе с помощью термометрографа, изобретенного Кнорром в 1838 г. и по его проекту построенного французским мастером Брегетом, производились непрерывные измерения температуры воздуха.

31 января 1846 г. адъюнктом по кафедре физики и физической географии в Казанском университете был утвержден талантливый физик Александр Степанович Савельев – один из учеников Э.К. Ленца, который возглавлял эту кафедру до 1855 г..  А.С. Савельев (1820-1860 гг.) после окончания Петербургского университета в 1840 г., участвовал в экспедиции, снаряженной Академией наук в Белое море и Северный Ледовитый океан. В экспедиции он занимался метеорологическими, магнитными и астрономическими наблюдениями, за свои заслуги был избран членом Русского географического общества в 1847 г.

А.С. Савельев активно занимался метеорологическими исследованиями. При нем метеорологические наблюдения  в МО, которая находилась в чердачном помещении над физическим кабинетом, проводились пять раз в день: в 7, 9, 12, 15 и 21 час. В эти часы замечались показания барометра, термометра и гигрометра, направление ветра и состояние неба и один раз в день доставлялись попечителю округа и ректору университета.

С целью более точного исследования колебаний температуры в течение суток и выяснения метеорологических закономерностей для Казани с декабря 1853 г. были организованы ежечасные метеорологические наблюдения, которые прекратились в мае 1855 г. с выбытием Савельева из Казани.

Савельев, как и Кнорр, вел большую работу по организации  метеорологических и магнитных наблюдений не только в Казани, но и в округе. В 1853 г. он создал по образцу Казанской обсерватории метеорологическую обсерваторию в г. Уфе, расширив тем самым сеть метеорологических станций КУО. В 1854 г. на летнее время он был командирован снова в различные пункты округа для «усовершенствования метеорологических наблюдений». При нем метеорологические наблюдения проводились пять раз в сутки и по расширенной программе в Нижнем Новгороде, Симбирске, Саратове, Пензе, Царицыне, Астрахани, Троицке, Перми, Вятке  и других городах.