如果从天空俯视上海天文馆，除了建筑物本身如同行星运动轨迹般的弧形线条之外，热爱天文的人们还会发现，整座建筑和所处的地区风貌之间也有着关于宇宙关系的呈现。天文馆的天象厅球体建筑与滴水湖以及周边商务区的形状和大小比例被设定为地球和太阳之间的大致比例，这令人不禁感叹：在上海的尽头，宇宙变得如此身临其境。
　　负责上海天文馆设计的是总部在纽约的ennead建筑事务所。天文館从2013年开始全球征集方案竞赛，2017年正式动工，至2021年完工开幕，在近十年的时间里，经由ennead于纽约和上海的同步工作平台，他们最终完成从设计到施工阶段全程深度参与，并将自己心目中的“梦想天文馆”展示于世。
　　“宇宙”这一宏观概念是上海天文馆建筑的原点和基础。建筑真实地反映了宇宙的几何形态和天体运动的动态能量，将“宇宙”这一概念展现得淋漓尽致。建筑师从物理学经典的“三体问题”获得建筑的设计灵感，并在设计中摒弃一切在真实宇宙中并不存在的横平竖直，观众在天文馆内不会看到任何直线或直角。建筑自外向内运用大量各种形态的弧线设计，以此展现太阳系内天体之间由相互引力所产生的、错综复杂的运动轨迹。无论从建筑外部与螺旋形绿化带的相互关系以及引导作用，还是从整体建筑以此所围绕展开的三个建筑主体——圆洞天窗、倒转穹顶和天象厅球体，观众都可以看到象征着天体运行的弧形，模拟太阳、月亮和行星之间天体运动的曲线。
　　与此同时，“宇宙”在这里并不仅仅停留于空间层面，设计师通过各种可产生互动与感受的设计细节，将“宇宙”与观众的真实体验连接起来。

　　对页 上海天文馆建筑倒转穹顶的边缘屏蔽了城市的喧嚣和周围的一切营造出一条特别的地平线。置身于穹顶之上观众仿佛能与宇宙安静交流。
　　天文馆中最为重要的建筑元素之一是位于主展厅中心的大型多层空间。这里有一个半悬浮球体，并在球体中设有半球形屏幕和光学天文投影仪器，从而能够模拟从地球上看到的夜空景象。这个半悬浮球体也象征着地球，成为观众“宇宙探险之旅”中的恒定参考点。“我们希望表达人类在探索广阔宇宙的同时，也应深入地了解我们身处的地球。”
　　三根巨大的混凝土承重柱以三角形的架构支撑起倒转穹顶的主中庭，建筑师在此设计了没有任何支柱的螺旋坡道，展现行星的运动轨道以及宇宙强大的动态力量。游客步行其间，宛如宇宙中的小星星一般螺旋上升，被引导至连接户外的倒转穹顶。室内与室外、虚幻与真实在此交织。整个关于宇宙的体验被推向高潮——倒置半圆的形状，创造出一个能够阻隔外界干扰的“无他”空间，身处其中，仰望星空，令人心生探索无尽宇宙的渴望。正如负责该项目的ennead建筑事务所设计合伙人ThomasJ.Wong所说：二我们希望可以将天文馆的功能和建筑实体完全融合，让观众在迈入天文馆之前就能从建筑外观完整地获得这一体验，在参观的尾声，通过直接与星空接触，还可以感受宇宙的浩瀚无边。整个旅程都离不开建筑本身的支撑。”
　　除了上海天文馆本身，Thomas表示：“建筑的影响不仅限于其外表，还应以一种积极正向的方式塑造城市与社区中邻近的空间，实际上这也是建筑的责任之一。”建筑师赋予建筑的圆洞天窗在太阳运动过程中实现“记录时间”这一城市建筑的功能。日出日落之际，圆洞天窗和悬臂结构所形成的投射光斑在地面上形成太阳的运动轨迹，如同中国古代的天文仪器日晷，也令身处建筑物之中的观众具象直接地感受光的变化和时间的流逝，更时刻提醒人们：人类的时间根本来自地球，源于地球的自转和公转。