Objekt Planetária byl navržený Jaroslavem Fragnerem jako centrální stavba ve formě kruhového chrámu (tholos). Ústřední válcovou hmotu lemuje kolonáda a trojice pravidelně rozmístěných rizalitů. K jižní části přiléhá nástupní mírně vyvýšený dlážděný předprostor. Forma částečně vychází z funkce kupolovitého promítacího sálu. Spodní část kupole však skrývá tambur se slepými okny a vytváří tak zploštělou přilbovou střechu. Fasády bez členění mají tvrdou hrubozrnnou omítkou světlé okrové barvy. K hlavnímu vstupu ve zvýšeném přízemí vede dvojice symetrických schodišť. Nástupní prostor a schodiště pokrývá žulová dlažba, sloupy a sokl světlý kamenný obklad (vápenec či pískovec). Zábradlí schodiště i střechy portiku je ocelové tyčové. Fasádu ukončuje lapidární desková římsa, kupoli kryje měděný plech. Bleskosvod na vrcholu kupole sestává z bodce s malou železnou koulí – planetkou s prstencem. Z konstrukčního hlediska se jedná o železobetonový monolitický vyzdívaný skelet. Kupole sestává z 216 segmentových prefabrikovaných železobetonových dílců. Tuto unikátní konstrukci navrhoval statik František Bäumelt.