ในปี พ.ศ. 2505 คณะรัฐมนตรีได้อนุมัติให้กระทรวงศึกษาธิการ ดำเนินการสร้างท้องฟ้าจำลองกรุงเทพและหอดูดาว ซึ่งเป็นอุปกรณ์สำคัญและมีประโยชน์อย่างยิ่งต่อการศึกษาวิชาภูมิศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และดาราศาสตร์ ตลอดจนเป็นแหล่งที่เยาวชนสามารถไปชุมนุมหาความรู้ได้ง่าย โดยจะได้เรียนจากของจำลองเหมือนของจริง ทำให้เข้าใจได้ลึกซึ้งและรวดเร็วกว่าการสอนด้วยปากเปล่า รวมทั้งก่อให้เกิดความรู้ ความคิด ความมีเหตุผลและความเพลิดเพลิน แบ่งส่วนจัดแสดงออกเป็น

• อาคารท้องฟ้าจำลอง ภายในอาคารตรงกลางเป็นโดมท้องฟ้าจำลองกรุงเทพ จัดการแสดงท้องฟ้าจำลองกรุงเทพรอบละ 1 ชั่วโมง โดยการบรรยายให้ความรู้ด้านดาราศาสตร์ในช่วงแรก และจัดฉายภาพยนตร์เต็มโดมในช่วงท้าย มีการเปลี่ยนหัวข้อการแสดงทุก ๆ เดือน และจัดแสดงนิทรรศการด้านดาราศาสตร์และอวกาศ บริเวณรอบนอกโดม

• อาคารพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ จัดแสดงนิทรรศการด้านวิทยาศาสตร์พื้นฐานและวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีด้านต่างๆ เช่น ธีออส..ดวงตาของชาติ ดินแดนแห่งแร่ พลังวิทย์พิชิตยาเสพติด คณิตศาสตร์แสนสนุก ห้องปฏิบัติการหุ่นยนต์ ดาวเคราะห์สีฟ้า ความลับของสิ่งมีชีวิต รวมทั้งมีมุมเครื่องเล่นทางวิทยาศาสตร์ เช่น มุมวิทยาศาสตร์แสนสนุก สัมผัสอวกาศ ลูกกลมกลิ้ง (อยู่ระหว่างดำเนินการปรับปรุงอาคาร) **หมายเหตุ** สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม โทร. 0-2391-0544, 0-2392-0508, 0-2392-1773 ในวันและเวลาราชการ

• อาคารโลกใต้น้ำ จัดแสดงนิทรรศการ "มหัศจรรย์ชีวิตในสายน้ำ" ผ่านกลุ่มปลาหายาก ปลาใกล้สูญพันธ์ ปลาเศรษฐกิจ ปลาน้ำจืด ปลาน้ำเค็ม และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อาศัยอยู่ในทะเล (อยู่ระหว่างดำเนินการปรับปรุงอาคาร)

• อาคารธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม จัดแสดงนิทรรศการด้านธรรมชาติวิทยา และสิ่งแวดล้อม ทั้งเรื่องของมนุษย์ สัตว์ และพืช เช่น โลกดึกดำบรรพ์และไดโนเสาร์ ขุมทรัพย์โลกสีเขียว โลกของแมลง เมืองเด็ก ชีวิตพิศวง และมรดกธรรมชาติ

• อาคารความตระหนักรู้ด้านพลังงาน จัดแสดงเรื่องราวของพลังงานและความสัมพันธ์ของพลังงานกับการดำรงชีวิตของมนุษย์ และกิจกรรม Inter Active เพื่อสร้างความตระหนักรู้ในการอนุรักษ์พลังงาน (อยู่ระหว่างดำเนินการปรับปรุงอาคาร)

นอกจากนี้ ยังมีหน่วยงานย่อยที่อยู่ภายใต้การกำกับดูแลของศูนย์วิทยาศาสตร์เพื่อการศึกษา ตั้งอยู่ในเขตคลองสาน มีชื่อว่า "ศูนย์สร้างสรรค์เยาวชน (กระจ่าง บริรักษ์นิติเกษตร)" ซึ่งเป็นศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์สำหรับเด็กเล็ก และระดับปฐมวัย  จัดกิจกรรมเรียนรู้วิทยาศาสตร์จากสื่อนิทรรศการโดยทำบทปฏิบัติการประกอบการเล่นเพื่อการเรียนรู้สำหรับเด็กอายุ 3-6 ปี ให้บริการสื่อนิทรรศการภายในอาคาร จำนวน 10 ฐานและสื่อนิทรรศภายนอกอาคาร จำนวน 13 ฐาน

• นิทรรศการภายในอาคาร : ผึ้งกับเสือ, การผจญภัยของหยดน้ำ, ชีวิตในน้ำ, ต้นไม้ ใบหญ้า พืช ผัก ผลไม้, กินให้ฉลาดและโตเร็ว, รู้จักตนเองและเพื่อน, จักรวาลและอวกาศ, สุขสบายคลายเหนื่อย, มุมรักการอ่าน, ฝากอะไรไว้ให้โลก

• นิทรรศการภายนอกอาคาร ; ผึ้งกับเสือ, เครื่องเล่นสนาม, เรียนรู้แรงดันน้ำ, เรียนรู้เรื่องสูตรคูณ, วาดฝันกับเม็ดทราย, เรียนรู้การทรงตัว, บ้านต้นไม้, เรียนรู้เลขคู่และคี่, เรียนรู้รูปทรงเรขาคณิต, ฐานสะกดรอย, เรียนรู้เรื่องมุม, เรียนรู้เรื่องจำนวน, เรียนรู้การขนส่งทางน้ำ, ลานนวดเท้า