作为中国著名的科技教育场馆， 北京天文馆的建筑设计独具匠心，主体建筑造型酷似一架肆虐天际的彗星，内外装饰设计亦融合了许多天象符号。 它不仅展示了众多珍贵的天文科技文物，同时还集中了现代科技手段， 它的颗粒投影演示技术在国内外享有很高的声誉。
位于北京市海淀区复兴路甲20号的北京天文馆，建筑面积达两万多平米，分为3个部分：”天象展示中心”、”天文科技中心”、”天文科普中心”。
首先是首层的天象展示中心，这个区域主要是来宾最先接触到的部分。这里的展品主要是反映宇宙天象的信息。从星际长征到人类进入外太空，再到太阳系及各行星、星云、星系、银河系等的构成组成，以及黑洞、中子星、脉冲星、射电天体等领域的最新研究成果。
其次是地下一层的天文科技中心，这里有机动展品、实物模型体验展区，主要侧重于人们对科技的体验，它南侧有通过46英寸高清电视机和激光投影仪投影出来的天空，可以展示出细致至99分多秒的星空图和不同时间、不同方向的星空贴图。
继续往下是最后一个区域，即地下二层的天文科普中心。这一层整体呈现出一个以典型的模型为核心的科普活动区域，通过模拟人类实际操作，来感悟宇宙的运行机制，了解现代天文科学研究技术的方法和现状。
此外，北京天文馆还有一个天文观测点，能在晴朗的夜空中观测到无数美丽的星辰。