直径23.5米,水平式。1957-1976年期间,人造星空表演使用原民主德国蔡司光学仪器厂生产的蔡司232型天象仪。
1976年底至今改用国产大型天象仪,该仪器可以放映大约9,000颗6.55等以上的恒星,以及星座名称和星座连线,坐标系和太阳系行星视运动,还增加了我古代星座三垣二十八宿的名称和连线,以及在黄道上标有二十四节气等。
另外,还配备有表演彗星,流星,日饵,宇宙飞船等近百台特技效果放映器,还有幻灯机,大屏幕投影机等设备。
四十多年来,北京天文馆天象厅共上演了近80个天象节目。