天文馆位于北京西直门外大街，国家级自然科学类专题科学博物馆，主要通过人造星空模拟表演，举办天文知识展览，编辑出版和发行天文科普书刊，组织进行大众天文观测等形式向公众宣传普及天文学知识，成为中国向公众，特别是青少年公众开展天文科普宣传、教育的主要阵地，现为国家3a级景区。1957年9月建立，分老馆、新馆两部分，总建筑面积2.4万平方米，主要参观设施包括光学天象厅、sgi数字宇宙剧场、4d科普剧场、3d动感剧场、天文展览厅和大众天文台。馆内还设有多媒体天文教室、天文书店、天文仪器、教具以及餐饮销售网点等公共服务设施。其中，光学天象厅在老馆内，有近50年的历史。它是一个直径23.5米象征天穹的建筑构造，容纳600个座位。大厅中央置有大型天象仪，并辅以多种功能的光学投影器，进行各种天象模拟表演。不过该厅由于设备陈旧，功能滞后，已难于满足使用要求，后来进行了更新改造。sgi数字宇宙剧场、4d科普剧场、3d动感剧场和大众天文台均分布在新馆内。新馆位于老馆南侧。2001年12月开始动工，2004年12月落成。新馆高30米，分地下两层，地上五层。整体采用钢质架构，北立面被通体透明的玻璃幕墙包围。sgi数字宇宙剧场就设在新馆的二层，有200个座位，采用穹形天幕。剧场引进世界一流的天文演示设备，它由sgi超级图形工作站和六部激光投影器组成，投放出全天域三维彩色图像，以营造一个虚拟的太空环境，观众如身临宇宙其境，仿佛漫游在星际之间，它是世界上第一个采用激光投影技术的数字剧场。北京天文馆除常年对公众开放外，还经常组织进行以青少年天文爱好者为主的讲座、教学、观测、竞赛、兴趣小组、夏（冬）令营等各类天文科技活动。