Das in Deutschland einzigartige Astronomiemuseum zeigt in seiner Ausstellung Objekte des Weltalls, angefangen mit dem Sonnensystem über Planeten, Monde und Asteroiden bis hin zu Galaxien und führt die Besucher durch die Welt der Sterne und Sternbilder. Die Übersichtssammlung Meteorit ermöglicht einen Blick zurück in die Entstehung des Sonnensystems und auf Gesteine von anderen Planeten des Sonnensystems.
Mit etwa 275.000 Photoplatten verfügt das Museum über die weltweit zweitgrößte Sammlung astronomischer Aufnahmen. Dank der Digitalisierung der Photoplatten ist es heute möglich, per Software das Archiv zu durchstöbern. Besucher des Astronomiemuseums können die Plattensammlung sowie die historischen Teleskope und Kuppeln bei einer Führung besichtigen.Mit mehreren Teleskopen bietet das Astronomiemuseum auch die direkte Beobachtung von Objekten des Universums an. Jeden ersten Montag im Monat findet im Hörsaal des Astronomiemuseums zudem ein populärwissenschaftlicher Vortrag zu aktuellen Themen aus Astronomie und Raumfahrt statt.