北京天文馆坐落于北京市西城区西直门外大街138号，占地面积20,000平方米，建筑面积26,000平方米，于1957年正式对外开放，是我国第一座大型天文馆，也是当时亚洲大陆第一座大型天文馆。六十多年来，北京天文馆以其独特的演示手段，吸引了一代又一代的观众。现为国家AAAA级旅游景区。
北京天文馆包含A、B两馆，共4个科普剧场。A馆天象厅是我国大陆地区最大的地平式天象厅，内部设备处于世界领先水平。其中，蔡司九型光学天象仪和世界上分辨率最高的全天域数字投影系统，不仅能为场内400名观众逼真还原地球上肉眼可见的9,000余颗恒星，高达8K分辨率的球幕影像，还能实现虚拟天象演示、三维宇宙空间模拟、数字节目播放等多项功能。
B馆于2004年底正式建成开放，内有宇宙剧场、4D剧场、3D剧场3个科普剧场，以及天文展厅、太阳观测台、大众天文台、天文教室等各类科普教育设施。其中，直径为18米的宇宙剧场拥有标准半球全天域银幕，能同时为200名观众呈现出气势恢宏的立体天幕效果，这在我国大陆地区独一无二。
4D剧场和3D剧场分别拥有200席和116席座位，两个剧场均采用最先进的播放设备和特效设备。4D剧场不仅能够呈现栩栩如生的立体影像，还能根据科普节目情节发展产生喷水、喷风、拍腿等多种特效，为观众带来身临其境的奇妙科普体验。3D剧场拥有宽12米、高9米的金属银幕，配以45度偏振立体眼镜，以逼真绚丽的立体效果为观众们呈现科普知识，真正做到了寓教于乐。
除播放科普节目外，北京天文馆举办的各项展览、天文科普讲座、天文夏（冬）令营等各项活动同样引人入胜，“星星是我的好朋友”、“天文馆里过大年”等活动早已成为备受公众瞩目的品牌活动。北京天文馆集展示与教学于一体，通过举办天文知识展览，组织中学生天文奥赛，编辑出版和发行天文科普书刊《天文爱好者》，组织公众观测等众多科普活动，不失时机地向公众宣传普及天文知识，让北京天文馆真正成为了孩子们没有围墙的学校。
2007年，国际小行星中心发布公告通知国际社会，第59000号小行星永久命名为“北馆星”，即北京天文馆星。这是对北京天文馆成长足迹的肯定，也将鼓舞天文馆日益完善发展。
享誉中外的北京古观象台是明清两代皇家天文台，隶属于北京天文馆。北京古观象台是国家重点文物保护单位，台顶展出的八件古天文仪器是国家一级文物，堪称中国天文国宝，每年吸引着来自世界各地游客络绎不绝前来参观。