În cadrul Planetarium  se afla cupola pentru observații astronomice – Observatorului Astronomic. Aceasta are un diamentru de 5 metri și adăpostește un Telescop cu oglindă tip Cassegrain.

Instituția dispune și de alte instrumente astronomice cum ar fi: luneta tip școală (identică cu Telementor), lunetă amator și lunetă binoculară Busch. Cu ajutorul acestor instrumente personalul bine pregătit al Planetariului face observații astronomice de zi și de noapte.

Toți specialiștii și instrumentele Observatorului stau la dispoziția vizitatorilor dornici să descifreze tainele Universului.

În cadrul OBSERVATORULUI ASTRONOMIC se pot indentifica stele și constelaţii, corpuri cereşti precum: planeta Saturn, satelitul natural Luna, Galaxia M13, etc. Acest lucru este realizat cu ajutorul unor lunete amplasate pe platforma de observaţii din incintă.

Programul de vizită este unul flexibil, mai ales in timpul verii, atunci când condițiile pentru obsevații nocturne sunt mult mai bune. Planetariu stă la dispoziția oamenilor curioși ori de câte ori există câte un fenomen astronomic.

Publicul care trece pragul muzeului este foarte variat, de la preșcolari, până la vârstnici. În extrasezon, Planetariul este vizitat de grupuri organizate de elevi și studenți, iar în timpul sezonului estival turiștii sunt cei care vin în număr mare să exploreze tainele cerului.

Pentru cei care nu au vizitat niciodată un Planetariu, este o experiență de neuitat. Ori de câte ori există câte un fenomen astronomic special (eclipse, ploi de stele, etc) cei interesaţi pot veni la Observator pentru a beneficia de observaţii cu instrumente speciale şi explicaţii.

În schimbul sumei de trei lei, turiștii pasionați de astronomie vor primi o mică lecție despre formarea Universului și vor avea ocazia să observe planete și alte corpuri cerești. Cu un telescop special, pasionații de astronomie pot observa fețele ascunse ale celui mai fierbinte corp ceresc, Soarele. La lăsarea întunericului, Luna și stelele devin vedetele boltei cerești.

Observatorul este dotat cu Telescopul tip Casse-Grain (Carl Zeiss Jena)  care provine din fosta Republica Democrată Germană şi a fost obținut în anul 1968 pe 14 februarie. Acesta reușește să mărească de circa 360 de ori, astfel că amatorii de senzații astrologice pot admira planetele Saturn, Jupiter, Venus şi Marte, fiecare într-un anumit moment al zilei. Telescopul nu a mai fost folosit din 2005, din cauza unor probleme tehnice, acesta fiind recalibrat in 2015 de către un specialist,

Observatorul astronomic din cadrul Complexului Muzeal de Ştiinţe ale Naturii a fost renovat după foarte mulţi ani. Acesta este redeschis publicului larg din 10 iunie 2015.

Observatorul Astronomic din Constanța organizează numeroase activități dedicate copiilor, creativitatea lor fiind, astfel, stimulată.

De asemenea, Pe parcursul verii sunt suținute cursurile școlii de vară „Noi Orizonturi”, iar doritorii vor avea ocazia să deslușească tainele universului. Copiii învăța despre fiecare corp ceresc și fiecare planetă a sistemului solar, fac observații atât pe timp de zi cât și pe timp de noapte și participa la diverse concursuri în urma cărora sunt premiați. Cursurile au loc de două ori pe săptămână, vinerea și sâmbăta și se adresează elevilor cu vârste cuprinse între 5 și 15 ani.

Observatorul astronomic devine astfel o atracție turistică dar și un centru de cultură și cercetare foarte important.