Станция была открыта 30 августа 1929 г. в ходе работы советской экспедиции под руководством О.Ю. Шмидта на ледокольном пароходе «Георгий Седов». В 1953 г. станция получила официальный статус одной из Арктических научно-исследовательских обсерваторий СССР (АНИО). Наблюдения здесь продолжались до февраля 1960 г., последняя смена личного состава покинула остров в конце навигации 1960 г. Научные исследования в районе архипелага были перенесены на АНИО «Дружная» на о. Хейса в связи с большей репрезентацивностью данных, которые исследователи получали там.
В течение 30 лет своего существования станция Бухта Тихая являлась главной базой научных изысканий на ЗФИ, служила площадкой регулярных метеонаблюдений и систематических исследований в области аэрологии и актинометрии, гидрологии и гляциологии, магнитологии, геофизики и космофизики, биологии. Бухта Тихая была также главным административным центром, морскими и воздушными воротами архипелага ЗФИ.
В настоящее время бывшая полярная станция является сезонной базой национального парка «Русская Арктика» и популярным объектом полярного туризма.