天象儀

早期

阿基米德被认为是第一位拥有可以预测太阳、月球与行星运动的原始天象仪的人，安提基特拉机械的发现，证明这种设备在古代早就已经存在。Johannes Campanus（1220-1296）在他著作的Theorica Planetarum描述了天象仪的结构和制作的方法。这种设备在今天通常称为太阳系仪（Orrery这个名称来自一位爱尔兰的贵族：18世纪的Orrery伯爵曾经建造了一个）。事实上，今天有许多的天象仪仍被称为太阳系仪投影器，因为它们只能将太阳和环绕着的行星（通常只从金星到土星）相对于时间的运动，在圆顶上正确的呈现出来。
在18世纪，太阳系仪的传统大小限制了它们的影响，在该世纪结束时，教育工作者才尝试制做较大尺寸的模拟天空。亚当沃克（1730-1821）和他的儿子，试图将教育的期望融合在戏剧的幻想中的努力是值得注意的。沃克的Eidouranion是他们在公开演讲和戏剧演出时的核心。沃克的儿子在介绍这个精致的机械时，描述他是个20尺高，27尺直径：在开始操作前，它垂直站立在观众之前，这个球体是如此的巨大，在距离剧场很远的地方都能看得见。每颗行星和卫星似乎都是单独的悬在空中，没有任何的支撑，也没有任何明确的理由日复一日。年复一年的运转着。其他的演讲者提升它们自己的设备：R E劳埃德公布他的Dioastrodoxon，或称为巨大透明的太阳系仪；在1825年，William Kitchener提供他自己的Ouranologia，这是直径42英尺（13米）42尺（13米）的大圆。但这些设备几乎都牺牲了天文学上的精确性，只是以耸动的影像对人们的景观和感觉挑战。
最古老的，仍能够操作的天象仪存在于荷兰的小镇法兰内克。他被建造在Eise Eisinga（1744-1828）的房屋的客厅中。Eisinga的天象仪于1781年建造完成，花了他7年的时间。
在1905年，位于德国慕尼黑德意志伯物馆的奥斯卡·冯·米勒（1855-1934）委托在耶拿的卡尔蔡司光学公司的总工程师M Sendtner，后来由Franz Meyer接手，更新原本由齿轮驱动的太阳系仪。那是当时最大的机械式天象仪，可以演示以地球为中心和以太阳为中心的两种运动。德意志博物馆的这件展示受到一次大战的影响一度中断，直到1924年才完成。行星的运动使用电动马达，沿着架空的轨道运行：土星轨道的直径达到11.25米，电灯泡可以在墙面上投射出180颗恒星。
当这件工作还在进行时，冯米勒也在蔡司的工厂工作，与德国天文学家马克斯·沃夫，海德堡大学王座山天文台天文台台长，合作，进行一种全新和新型的设计，灵感则来自芝加哥科学院工作的Wallace W. Atwood和出自卡尔·蔡司Walther Bauersfeld的想法。结果是安装在一间半球型房间中心，可以利用内部的光学投射出恒星和行星的光点，并且演示所有必要运动状况的天象仪设计。在1923年8月，第一架蔡司天象仪（地一带模组）在耸立在蔡司工司屋顶上，直径16米半球的球心，将夜空的图像投影在砌上白石膏的混凝土穹顶。第一次公开的播放则是于1923年10月21日在慕尼黑的德意志博物馆举行。
在第二次大战之前，几乎所有的天象仪都是蔡司公司制造的，只有唯一的例外，由名为Korkosz的两兄弟建造，一个是在麻塞诸塞州春田市，和另一个在加利福尼亚圣荷西，由美国的玫瑰十字会（Rosicrucian AMORC）下的订单。

二次大战后

当德国在二次大战后分裂成东德和西德时，蔡司公司也分裂为两部分，留在东德耶拿的是传统的总部，而有部分迁移到西德。设计出第一架蔡司天象仪的Walther Bauersfeld，直到1959年过世时都留在耶拿。
西德的蔡司公司在1954年恢复大型天象仪的产制，几年后东德蔡司也恢复小型天象仪的生产。同时间，缺乏天象仪制造商的特殊环境，也造成一些机构尝试发展出独立的模型，像是加利福尼亚州科学院在旧金山市金门大桥公园建造的，从1952年一直工作到2003年。另一架由Korkosz兄弟为波士顿科学博物馆建造的天象仪，在很长的一段时间内，是唯一能投射出天王星的，大多数的天象仪都因为只有在最好的条件下肉眼才能看见的理由，将天王星省略掉了。
担心会因为失去在太空中发现新事物的机会而丧失领先优势，受到刺激的美国在1950和60年代的太空竞赛时期，在全美各地的高级中学安装了超过1,200架的天象仪，为天象仪在全球的普及提供了很大的推动力。
阿曼德·史匹哲认为小而便宜的天象仪有市场的价值，于是推出他的第一个模型，史匹哲A，从一个12面体投射出恒星的设计，从而减少了创建一个球体所需要的加工费用。行星虽然不能由机械投射，但可以用手动来移动。在之后又推出了数种功能晋阶的模组，最后一种是A3P，可以投射超过一千颗的恒星，并可以用马达变换纬度、周日运动、太阳的周年运动、月球（包括相位变化）和行星。从1964年至1980年代，有数百个中学、高中，甚至小型博物馆都安装了这种模组。
日本从1960年代也进入天象仪的制造商务，五藤光学研究所(株)和美乐达这两家公司都成功的行销几种不同的模组。五藤公司特别成功，经由日本教育部将它们最小的E-3或E-5型（数字代表相对应的圆顶直径）分送给日本国内的每个小学。
在纽约市海顿天象馆的知名讲师，菲利浦·斯特恩（Phillip Stern），有个创意，要剑造一架可编程控制的天象仪。他在1967年介绍的阿波罗模组，采用塑胶程式模板，录制讲词电影带。由于自己无力支付研发所需费用，斯特恩成为Viewlex公司天象仪部门的主管，这是位于长岛的一间中等规模的视听公司。大约制做了30种套装节目，可以提供不同程度的内容给民众观赏与学习，而且操作者还可以在天象仪上即时执行自己创建的天象节目。阿波罗的买主可以任意的挑选两个套装节目，并且还可以选购更多其他的节目。在售出了数百个之后，在1970年代末期，Viewlex宣布破产，但原因与天象仪的业务无关。
在1970年代，OmniMax影片系统（就是现在的IMAX Dome）被构思在天象仪的银幕上放映。最近，有一些天象馆已经重新定位自己是圆顶剧场（dome theaters），更广泛的产品包括宽银幕或环场影片、全天域视频和激光绘图模组。
麻塞诸塞州的星空实验室在1977年发展出第一个可以携带的天象仪，它能从可移动的圆柱投射出恒星、许多神话的星座图、天球坐标系统和其他许多天体（Viewlex和其他人也有自行发展的便携式天象仪）。
当1989年两德统一时，两间蔡司公司也合而为一，它们在天象仪的产品也涵盖了各种大小不同的圆顶。

电脑操控天象仪

在1983年，Evans & Sutherland安装了第一架使用电脑影像的天象仪（犹他州盐湖城的汉森天象馆），使用Digistar I数位投影机以向量图来显示星场，效果如同简图一样好。
最新一代的天象仪完全使用数位投影系统，并使用全天域视频技术。这给操作人员极大的灵活性，不只可以显示现从地球能看见的夜空，还能显示任何他们想呈现的影象（包括从距离遥远的太空和时间所见到的夜空）。
新一代的家用天象仪在大平贵之（Takayuki Ohira）和世嘉公司的合作下于日本推出。2005年在爱知博览会的展示，使大平成为全球知名的便携式天象仪研发首脑人物。他的家庭之星天象仪可以装在一个小盒子内，其大小仅能供家庭使用，但却可以在天花板上投射出一万颗的恒星，使它足以做为半专业的使用。

全球最大的天文圆顶

日本名古屋市科学馆兴建的一座天文圆顶，于2011年春季完成，为目前全球最大的天文圆顶，直径为35米。在此之前，全球最大的天文圆顶位于日本爱媛县新居滨市的爱媛县总合科学馆，圆顶直径为30米。

数位投影器

越来越多的天象仪使用数位技术来取代整个系统内互相关联和环绕着传统灯泡的投影机，以解决系统所受到的限制。相较于传统灯泡的天象仪，数位天象仪的制造商自称不仅能降低了维修的成本，还能提高了可靠度，因为只需要使用少数几个的移动机制，并且这几个独立的系统不再需要与圆顶同步运动。有些天象馆在同一个圆顶中混合了传统的光学投影机与数位这两种技术。
一个全数字化的天象仪，圆顶内的影像通常是由电脑来生成，然后使用包括阴极射线管、LCD、DLP或激光投影机等各种设备来将影像投射道圆顶上。有时在接近圆顶的中心点用单一的鱼眼镜头将灯光投射到整个圆顶，而在其他的配置中，会在环绕圆顶地平线附近，使用几个投影机投射出无缝接合的影像。
所有数位投影机的系统都将夜晚的星空图像作成一个巨大的像素阵列，一般来说，一个系统可以显示的像素越多，观看时的体验也就越好。当时第一代的数位投影机还没有足够的像素可以与传统的高清灯泡投影机相匹敌，而现在的高端系统已经达到人类视力解像力的极限值。
LCD投影机在投射出真实的黑色光线上有其基础能力的极限，因而限制了他们在天象仪上的应用。LCOS和改良过的LCOS投影机已经改善了液晶的对比比率，同时也消除了像素之间微小缝隙的“萤幕门”现象。“黑芯片”DLP投影机改善了标准DLP投影机的设计，并且对明亮的影像提供了更便宜的解决方案，但是投影机需要实体的阻绝器。由于技术的成熟和价格的降低，使激光投影机用于圆顶的前途看好，它提供了明亮的影像、大的动态范围和宽广的色彩空间。