ท้องฟ้าจำลองกรุงเทพ เป็นสถาบันการศึกษาแห่งหนึ่ง สังกัดศูนย์วิทยาศาสตร์ เพื่อการศึกษา กรมการศึกษา นอกโรงเรียน กระทรวงศึกษาธิการ เริ่มก่อสร้างขึ้น ตั้งแต่ปี พ.ศ.2505 ด้วยวัตถุประสงค์สำคัญ เพื่อสร้างแหล่งที่ดี ให้เยาวชน ได้ชุมนุมหาความรู้ และใช้เวลาว่างให้เป็นประโยชน์ ส่งเสริมการศึกษาวิชาดาราศาสตร์ วิทยาศาสตร์ ภูมิศาสตร์ โดยให้นักเรียน เรียนรู้จากของจำลอง ซึ่งคล้ายของจริง งบประมาณ การก่อ สร้าง และดำเนินงานขั้นต้น จนสามารถเปิดแสดงให้ประชาชน ได้ในปี พ.ศ.2507 เป็นเงินงบประมาณ 12 ล้านบาท

พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระนางเจ้าพระบรมราชินีนาถ เสด็จพระราชดำเนินทรง ประกอบพิธี เปิดอาคารท้องฟ้าจำลองกรุงเทพ เมื่อวันอังคารที่ 18 สิงหาคม 2507 และนับจากบัดนั้น ท้องฟ้า จำลองกรุงเทพ จึงเปิดการแสดง ให้นักเรียนและประชาชนเข้าชมได้ ตั้งแต่วันที่ 19 สิงหาคม 2507 เป็นต้นมา อาคารท้องฟ้าจำลองกรุงเทพ ประกอบด้วย 2 ส่วนสำคัญ คือ ห้องฉายดาว และ ส่วนแสดง นิทรรศการรอบห้อง ฉายดาว

         ห้องฉายดาวเป็นห้องวงกลมขนาดใหญ่ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20.60 เมตร หลังคาเป็นรูปโดม สูง 13 เมตร เพดานโดมเป็นแผ่นอลูมิเนียมพรุน ทาสีขาวเพื่อรับแสง ที่ฉายออกจากเครื่องฉายดาวปรากฎเป็น ดวงดาวใน ท้องฟ้าจำลอง คล้ายกับดวงดาวในท้องฟ้าจริง ความจุ 450 ที่นั่ง ตรงกลางห้อง ตั้งเครื่องฉายดาวไซซ์ รุ่นที่ 4 ของบริษัทคาร์ล ไซซ์ ประเทศเยอรมันนี

เครื่องฉายดาว นับเป็นประดิษฐกรรมทางวิทยาศาสตร์ ที่มีระบบการทำงาน ซับซ้อน ประกอบด้วยระบบ เครื่องกล ระบบไฟฟ้า และระบบแสงที่ประณีต ฉายภาพวัตถุท้องฟ้า และปรากฎการหลายชนิด เลียนแบบธรรมชาติ สามารถ ปรับเครื่องขึ้นลง เพื่อแสดงดวงดาวในท้องฟ้า ของประเทศใดก็ได้ตามวัน เวลาที่ต้องการ ทั้งดวงดาวในอดีต ปัจจุบัน และอนาคต และยังเป็นเครื่องฉายดาว ขนาดใหญ่เครื่องแรก ในย่านเอเซียอาคเนย์ด้วย

ศักยภาพของเครื่องฉายดาวของท้องฟ้าจำลองกรุงเทพ
  - ฉายดาวฤกษ์ได้ประมาณ 9,000 ดวง ขณะที่ตาเปล่าสามารถมองเห็นดวงดาวในท้องฟ้าได้ราว 2,000 ดวง
  - ฉายดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ 5 ดวง และแสดงการเคลื่อนที่ผ่านไปในกลุ่มดาวต่าง ๆ ได้ชัดเจน
  - ฉายภาพกลุ่มดาวต่าง ๆ แสดงแนวทางช้างเผือก กระจุกดาว เนบิวลา กาแลกซี่บางแห่ง ดาวแปรแสง ดาวเทียม
    ดาวหาง ดาวตก เมฆ แสงรุ่งอรุณ แสงสนธยา แสดงการเกิดสุริยุปราคา จันทรุปราคา
แสดงเส้นสมมุติต่าง ๆ ในท้องฟ้า เช่น เส้นศูนย์สูตร เส้นสุริยวิถี เส้นเมอริเดียน แสดงขั้วทรงกลมฟ้า และตำแหน่งที่แกนผ่านขั้วโลกจะชี้ไปในรอบ 26,000 ปี แสดงระบบสุริยะ โลกหมุนในอวกาศ ภาพฉายแสดง รอบทิศแสดงพื้นผิวดวงจันทร์ ดาวอังคาร พื้นผิวขั้วน้ำแข็งของโลก
โดยแต่ละรอบนั้นจะใช้เวลาในการจัดฉายประมาณ 1 ชั่วโมง และ รายการแสดง จะผลัดเปลี่ยนไปทุกๆเดือนคร