Das äußere Erscheinungsbild des Zeiss Planetariums ist von einem 15 Meter hohen kuppelförmigen Zentralbau geprägt. Die Konstruktion der Kuppel als eine auf drei Punkten gelagerte Stahlbetonschale hat einen Durchmesser von 40 Metern und trägt sich selbst. Daher erfordert sie keine weiteren Stützvorrichtungen. Die besondere Statik ist auch an der Schalendicke, die im Scheitel nur 8 Zentimeter, aber an den Fußstücken 40 Zentimeter beträgt, erkennbar. Das Dach ist mit V2A-Edelstahlmaterial Nirosta verkleidet, das die Kuppel durch radial verlaufende Streifen strukturiert. Das Material ist für seine besondere Widerstandsfähigkeit bekannt. Durch die Lagerung auf drei Punkten entstehen zwischen den Fußstücken drei Fensterbögen, die mit Kristallspiegelglas ausgestattet sind. Sie bieten dem schlauchförmigen Umgang, der die innen gelagerte Projektionskuppel umgibt, Beleuchtung durch Tageslicht. Im Westen grenzt ein kubischer Bau an die Kuppel an. Hier finden auf zwei Etagen Verwaltungsräume Platz, im unteren Geschoss zudem die Toiletten. Dieser Gebäudeteil ist im oberen Geschoss durch einen Gang, in dem sich das Foyer befindet, mit dem Kuppelbau verbunden. Der über Treppen erreichbare Eingang in den Komplex weist zum Stadtpark und nicht wie erwartet zur Straße, etwas, das das Konzept der Umbauung des Stadtparks betont. Sowohl die verglaste Eingangssituation als auch die Durchfensterung allgemein verdeutlichen ein Aufheben der räumlichen Barrieren. Dadurch wird zwischen dem Inneren des Gebäudes und der Bevölkerung und Natur außerhalb vermittelt.