1956年「國立臺灣科學館」成立於板橋公園。
1958年，由盧毓駿設計的「國立臺灣科學館」完工，遂遷館至臺北市
南海學園內，原館舍移交華僑中學使用。
1962年更名為「國立臺灣科學教育館」。
2003年位於士林現址的新館建置完成，高度49米、
占地面積約30,446坪，是一棟地下三層、地上十一層的建物。
2004年6月正式對外營運，公共服務業務委託大同世界科技營運。
2009年6月，委託契約屆滿，科教館邁向完全自營，
持續推廣大眾科學教育的使命。
2016年11月，透過行政院及教育部跨域加值計畫與臺北市政府
簽合作備忘錄，將結合周邊地區天文科學館、兒童新樂園、美崙公園等，
打造複合式科學、藝術、生態、文化教育及休閒設施集中的
「臺北科學藝術園區」。
其中的天文科學教育館成立於民國85年11月7日（立冬），
承接原臺北市立天文臺的各項業務，並陸續增加多項儀器設備。
86年7月20日（太空探險日）展示場一至三樓展示區完成時，
已然全面開放，為臺北市民提供更好的服務；
而為了讓來館來賓跨越時空限制，由本館精心規劃，
位於展示場四樓之宇宙探險設施，
亦於民國91年7月20日正式完工啟用。
其前身為臺灣第一個天文教育機構「臺北市立天文台」。
目前館內設施包括使用虛擬實境與擴增實境技術模擬太空實際場景
展示場、宇宙探險區、宇宙劇場、立體劇場、天文教室、
圖書館、圓頂天文觀測室等。
天文科學教育館的設計意念，是希望藉由外型的穩重塊體及前衛的
採光罩，加上外圍放置的經緯儀和赤道日晷、全天域放映館外觀，
象徵宇宙的浩瀚與神秘，引起市民對天文科學教育館的認同。
尤其全天域劇院，更是一座直徑 35 米，外表面被覆金黃色鋁錐面板的
圓頂式建築，藉由聲、光、電化等儀器設備，
帶給民眾親臨實境的臨場感。
寬敞的空間設計加上活潑、親切、不失莊重的建築意象，
結合休閒與教育功能的園景設計，讓天文館成為台北市最具吸引力的
戶外育樂活動空間。
