天象儀

早期

阿基米德被認為是第一位擁有可以預測太陽、月球與行星運動的原始天象儀的人，安提基特拉機械的發現，證明這種設備在古代早就已經存在。Johannes Campanus（1220-1296）在他著作的Theorica Planetarum描述了天象儀的結構和製作的方法。這種設備在今天通常稱為太陽系儀（Orrery這個名稱來自一位愛爾蘭的貴族：18世紀的Orrery伯爵曾經建造了一個）。事實上，今天有許多的天象儀仍被稱為太陽系儀投影器，因為它們只能將太陽和環繞著的行星（通常只從金星到土星）相對於時間的運動，在圓頂上正確的呈現出來。
在18世紀，太陽系儀的傳統大小限制了它們的影響，在該世紀結束時，教育工作者才嘗試製做較大尺寸的模擬天空。亞當沃克（1730-1821）和他的兒子，試圖將教育的期望融合在戲劇的幻想中的努力是值得注意的。沃克的Eidouranion是他們在公開演講和戲劇演出時的核心。沃克的兒子在介紹這個精緻的機械時，描述他是個20尺高，27尺直徑：在開始操作前，它垂直站立在觀眾之前，這個球體是如此的巨大，在距離劇場很遠的地方都能看得見。每顆行星和衛星似乎都是單獨的懸在空中，沒有任何的支撐，也沒有任何明確的理由日復一日。年復一年的運轉著。其他的演講者提升它們自己的設備：R E勞埃德公布他的Dioastrodoxon，或稱為巨大透明的太陽系儀；在1825年，William Kitchener提供他自己的Ouranologia，這是直徑42英尺（13公尺）42尺（13公尺）的大圓。但這些設備幾乎都犧牲了天文學上的精確性，只是以聳動的影像對人們的景觀和感覺挑戰。
最古老的，仍能夠操作的天象儀存在於荷蘭的小鎮法蘭內克。他被建造在Eise Eisinga（1744-1828）的房屋的客廳中。Eisinga的天象儀於1781年建造完成，花了他7年的時間。
在1905年，位於德國慕尼黑德意志伯物館的奧斯卡·馮·米勒（1855-1934）委託在耶拿的卡爾蔡司光學公司的總工程師M Sendtner，後來由Franz Meyer接手，更新原本由齒輪驅動的太陽系儀。那是當時最大的機械式天象儀，可以演示以地球為中心和以太陽為中心的兩種運動。德意志博物館的這件展示受到一次大戰的影響一度中斷，直到1924年才完成。行星的運動使用電動馬達，沿著架空的軌道運行：土星軌道的直徑達到11.25公尺，電燈泡可以在牆面上投射出180顆恆星。
當這件工作還在進行時，馮米勒也在蔡司的工廠工作，與德國天文學家馬克斯·沃夫，海德堡大學王座山天文台天文台台長，合作，進行一種全新和新型的設計，靈感則來自芝加哥科學院工作的Wallace W. Atwood和出自卡爾·蔡司Walther Bauersfeld的想法。結果是安裝在一間半球型房間中心，可以利用內部的光學投射出恆星和行星的光點，並且演示所有必要運動狀況的天象儀設計。在1923年8月，第一架蔡司天象儀（地一帶模組）在聳立在蔡司工司屋頂上，直徑16米半球的球心，將夜空的圖像投影在砌上白石膏的混凝土穹頂。第一次公開的播放則是於1923年10月21日在慕尼黑的德意志博物館舉行。
在第二次大戰之前，幾乎所有的天象儀都是蔡司公司製造的，只有唯一的例外，由名為Korkosz的兩兄弟建造，一個是在麻塞諸塞州春田市，和另一個在加利福尼亞聖荷西，由美國的玫瑰十字會（Rosicrucian AMORC）下的訂單。

二次大戰後

當德國在二次大戰後分裂成東德和西德時，蔡司公司也分裂為兩部分，留在東德耶拿的是傳統的總部，而有部分遷移到西德。設計出第一架蔡司天象儀的Walther Bauersfeld，直到1959年過世時都留在耶拿。
西德的蔡司公司在1954年恢復大型天象儀的產製，幾年後東德蔡司也恢復小型天象儀的生產。同時間，缺乏天象儀製造商的特殊環境，也造成一些機構嘗試發展出獨立的模型，像是加利福尼亞州科學院在舊金山市金門大橋公園建造的，從1952年一直工作到2003年。另一架由Korkosz兄弟為波士頓科學博物館建造的天象儀，在很長的一段時間內，是唯一能投射出天王星的，大多數的天象儀都因為只有在最好的條件下肉眼才能看見的理由，將天王星省略掉了。
擔心會因為失去在太空中發現新事物的機會而喪失領先優勢，受到刺激的美國在1950和60年代的太空競賽時期，在全美各地的高級中學安裝了超過1,200架的天象儀，為天象儀在全球的普及提供了很大的推動力。
阿曼德·史匹哲認為小而便宜的天象儀有市場的價值，於是推出他的第一個模型，史匹哲A，從一個12面體投射出恆星的設計，從而減少了創建一個球體所需要的加工費用。行星雖然不能由機械投射，但可以用手動來移動。在之後又推出了數種功能晉階的模組，最後一種是A3P，可以投射超過一千顆的恆星，並可以用馬達變換緯度、周日運動、太陽的周年運動、月球（包括相位變化）和行星。從1964年至1980年代，有數百個中學、高中，甚至小型博物館都安裝了這種模組。
日本從1960年代也進入天象儀的製造商務，五藤光學研究所(株)和美樂達這兩家公司都成功的行銷幾種不同的模組。五藤公司特別成功，經由日本教育部將它們最小的E-3或E-5型（數字代表相對應的圓頂直徑）分送給日本國內的每個小學。
在紐約市海頓天象館的知名講師，菲利浦·斯特恩（Phillip Stern），有個創意，要劍造一架可程式控制的天象儀。他在1967年介紹的阿波羅模組，採用塑膠程式模板，錄製講詞電影帶。由於自己無力支付研發所需費用，斯特恩成為Viewlex公司天象儀部門的主管，這是位於長島的一間中等規模的視聽公司。大約製做了30種套裝節目，可以提供不同程度的內容給民眾觀賞與學習，而且操作者還可以在天象儀上即時執行自己創建的天象節目。阿波羅的買主可以任意的挑選兩個套裝節目，並且還可以選購更多其他的節目。在售出了數百個之後，在1970年代末期，Viewlex宣布破產，但原因與天象儀的業務無關。
在1970年代，OmniMax影片系統（就是現在的IMAX Dome）被構思在天象儀的銀幕上放映。最近，有一些天象館已經重新定位自己是圓頂劇場（dome theaters），更廣泛的產品包括寬銀幕或環場影片、全天域視頻和雷射繪圖模組。
麻塞諸塞州的星空實驗室在1977年發展出第一個可以攜帶的天象儀，它能從可移動的圓柱投射出恆星、許多神話的星座圖、天球坐標系統和其他許多天體（Viewlex和其他人也有自行發展的可攜式天象儀）。
當1989年兩德統一時，兩間蔡司公司也合而為一，它們在天象儀的產品也涵蓋了各種大小不同的圓頂。

電腦操控天象儀

在1983年，Evans & Sutherland安裝了第一架使用電腦影像的天象儀（猶他州鹽湖城的漢森天象館），使用Digistar I數位投影機以向量圖來顯示星場，效果如同簡圖一樣好。
最新一代的天象儀完全使用數位投影系統，並使用全天域視頻技術。這給操作人員極大的靈活性，不只可以顯示現從地球能看見的夜空，還能顯示任何他們想呈現的影象（包括從距離遙遠的太空和時間所見到的夜空）。
新一代的家用天象儀在大平貴之（Takayuki Ohira）和世嘉公司的合作下於日本推出。2005年在愛知博覽會的展示，使大平成為全球知名的可攜式天象儀研發首腦人物。他的家庭之星天象儀可以裝在一個小盒子內，其大小僅能供家庭使用，但卻可以在天花板上投射出一萬顆的恆星，使它足以做為半專業的使用。

全球最大的天文圓頂

日本名古屋市科學館興建的一座天文圓頂，於2011年春季完成，為目前全球最大的天文圓頂，直徑為35米。在此之前，全球最大的天文圓頂位於日本愛媛縣新居濱市的愛媛縣總合科學館，圓頂直徑為30米。

數位投影器

越來越多的天象儀使用數位技術來取代整個系統內互相關聯和環繞著傳統燈泡的投影機，以解決系統所受到的限制。相較於傳統燈泡的天象儀，數位天象儀的製造商自稱不僅能降低了維修的成本，還能提高了可靠度，因為只需要使用少數幾個的移動機制，並且這幾個獨立的系統不再需要與圓頂同步運動。有些天象館在同一個圓頂中混合了傳統的光學投影機與數位這兩種技術。
一個全數位化的天象儀，圓頂內的影像通常是由電腦來生成，然後使用包括陰極射線管、LCD、DLP或雷射投影機等各種設備來將影像投射道圓頂上。有時在接近圓頂的中心點用單一的魚眼鏡頭將燈光投射到整個圓頂，而在其他的配置中，會在環繞圓頂地平線附近，使用幾個投影機投射出無縫接合的影像。
所有數位投影機的系統都將夜晚的星空圖像作成一個巨大的像素陣列，一般來說，一個系統可以顯示的像素越多，觀看時的體驗也就越好。當時第一代的數位投影機還沒有足夠的像素可以與傳統的高畫質燈泡投影機相匹敵，而現在的高端系統已經達到人類視力解像力的極限值。
LCD投影機在投射出真實的黑色光線上有其基礎能力的極限，因而限制了他們在天象儀上的應用。LCOS和改良過的LCOS投影機已經改善了液晶的對比比率，同時也消除了像素之間微小縫隙的「螢幕門」現象。「黑晶片」DLP投影機改善了標準DLP投影機的設計，並且對明亮的影像提供了更便宜的解決方案，但是投影機需要實體的阻絕器。由於技術的成熟和價格的降低，使雷射投影機用於圓頂的前途看好，它提供了明亮的影像、大的動態範圍和寬廣的色彩空間。