天象厅位于北京天文馆A馆中央，是我国最早建成的天象厅，也是目前世界上最好的球幕剧场之一，拥有最先进的天象设备，以及最精彩的球幕天象节目。

宇宙剧场是中国大陆地区首家球幕立体宇宙剧场。标准半球内配备产自美国的全铝质金属球幕作为全天域银幕，剧场内播放超高分辨率的细腻画面搭配高浸入式显示技术，使画面艳丽感人，3D效果卓越超群。

4D剧场位于北京天文馆B馆2楼，整个影院可以容纳200名观众同时观看，播放的科普节目非常具有特色，观众观赏影片时需戴上特殊的偏振立体眼镜。

3D剧场位于北京天文馆B馆地下一层，共设座椅116席，银幕宽12米、高9米，是个阶梯型的小巨幕影院。戴上立体眼镜，如梦似幻的立体世界立即映入我们的眼帘。