将新博物馆与科学目的以及历史上建筑的天文意象联系起来，其展品和建筑不仅传达科学内容：它们将阐明在浩瀚且广阔未知的宇宙中作为人类的意义。
托马斯·黄，设计合伙人
这座宏伟的新博物馆创造了一种沉浸式体验，让参观者直接接触真实的宇宙现象。通过尺度、形态和光线的巧妙运用，建筑提升了我们对自身与太阳和地球轨道运动之间基本关系的认知。这座3.9万平方米的天文分，将成为全球唯一一座专门致力于天文学研究的最大博物馆。
该设计从天文学原理中汲取灵感，唤起对轨道运动的体验。建筑的三个主要组成部分——圆洞天窗（Oculus）、倒转穹顶（Inverted Dome）和球体（Sphere）——均作为具有功能属性的天文仪器，追踪太阳、月亮和星星的轨迹，并提醒参观者我们对时间的认知源于遥远的宇宙天体。
悬浮在博物馆主入口上方的圆洞天窗（Oculus），通过追踪阳光在入口广场和反射池地面上形成的圆形光斑，来展示时间的流逝。在夏至正午时分，阳光射入的光线会形成一个完整的圆，与博物馆入口广场内的圆形平台重合。圆洞天窗在市民广场上创造了一个名副其实的计时器。
球体建筑内设天文剧场，整体半嵌入馆体。球体仅以极少的支撑结构显露在外，营造出失重与反重力的视觉幻象。纯净的球形造型呼应宇宙中最原始的形态，如同我们依据太阳与月亮方位确定自身位置一般，成为参观者心中恒定的视觉坐标。球体的形态不仅源于内部天文剧场的功能需求，更是对天体基本形态的抽象表达。它嵌入博物馆低层翼楼的屋面之中，仿佛从大地地平线缓缓升起；当人们绕行建筑，球体便逐步映入眼帘，其视觉张力徐徐展开，宛如从一颗卫星靠近行星，让参观者从下方感受到它悬浮于空中的震撼效果。。
球体建筑内设天文剧场，整体半嵌入馆体。球体仅以极少的支撑结构显露在外，营造出失重与反重力的视觉幻象。纯净的球形造型呼应宇宙中最原始的形态，如同我们依据太阳与月亮方位确定自身位置一般，成为参观者心中恒定的视觉坐标。球体的形态不仅源于内部天文剧场的功能需求，更是对天体基本形态的抽象表达。它嵌入博物馆低层翼楼的屋面之中，仿佛从大地地平线缓缓升起；当人们绕行建筑，球体便逐步映入眼帘，其视觉张力徐徐展开，宛如从一颗卫星靠近行星，让参观者从下方感受到它悬浮于空中的震撼效果。
上海天文馆在提升上海科技馆的科技能力并作为拓展宇宙视野的博物馆的同时，还在发展中的临港地区打造了一座地标性建筑和城市中心。
博物馆坐落于广阔的绿化带中，其场地包含一系列建筑和功能设施，包括临时和常设展览、一台78英尺的太阳望远镜、一座天文台、一个光学天象厅、教育研究中心以及数字天文剧场。博物馆的各项活动将呈现沉浸式环境、太空探索文物和仪器，以及教育性展览。
