Det var en "bra möjlighet" och "en chans att arbeta tillsammans", berättade en topp Västsahara tjänsteman BBC.
Marocko kontrollerar två tredjedelar av Västsahara och ser det som en del av dess historiska territorium.
Men somliga, däribland FN, ser Västsahara som Afrikas sista koloni.
Afrika Live: Mer om detta och andra berättelser
Läs mer om Västsahara
En folkomröstning utlovades 1991 men genomfördes aldrig på grund av gräl om vem som var behörig att rösta.
Tusentals sahariska flyktingar lever fortfarande i flyktingläger i Algeriet - vissa har varit där i 40 år.
Det står inte klart vad som händer härnäst, men Västsahara hoppas att en kommitté som tillsatts av AU kommer att ta upp de frågor som båda sidor har tagit upp.
Några AU-delegater sade att det skulle vara lättare att lösa problemet med Marocko inom AU.
Sidi Mohammed, en tjänsteman i Västsahara, berättade för BBC att Marockos återkomst till AU innebär att man nu skulle förvänta sig att sätta "i praktiken beslut som fattas av AU när det gäller en folkomröstning i Västsahara".
Mohammed avvisade förslaget att Marocko nu skulle försöka få AU att ändra sin ståndpunkt och sade att inget land ensidigt kunde ändra AU:s grundläggande avtal och säga att det motsatte sig kolonisering.
I sitt tal vid AU:s toppmöte sade kung Mohammed VI i Marocko att återtagandet inte var avsett att splittra det kontinentala organet.
Nej, det gör jag inte. Algeriet har alltid varit en stor anhängare av Västsaharas Polisariofront, och landet hade velat att Marocko skulle acceptera landets självständighet som ett villkor för återtagande.
Zimbabwe och Sydafrika stödde också denna hållning, men de var underlägsna av dem som ville ha tillbaka Marocko i fållan.
Det finns ingen särskild bestämmelse i AU:s stadga som hindrar varje land från att ansluta sig till den.
Marocko ansökte helt enkelt och begäran godtogs av mer än två tredjedelar av de 53 medlemmarna.
Marocko har varit inblandat i intensiv lobbyverksamhet och ansökte i juli förra året om att få ansluta sig till det kontinentala organet.
Kung Mohammed turnerade i olika afrikanska länder och sökte stöd för budet.
Nej, det gör jag inte. Kulturellt sett stämmer landets identitet överens med arabiska stater, men dess ekonomiska intressen ligger i allt högre grad i Afrika.
Detta är ett strategiskt steg för att fortsätta att utforska sina intressen inom gruv-, bygg-, sjukvårds-, försäkrings- och banksektorerna på kontinenten.
Marockanska trupper gick in i Västsahara efter Spanien drog sig tillbaka 1975.
Kitesurfing i en riskzon
Inuti världens mest avlägsna filmfestival
Typ: Afrikanska unionen
Västsahara har välkomnat Marockos återtagande till Afrikanska unionen, 32 år efter det att medlemmarna vägrade att dra tillbaka stödet för territoriets självständighet.