南瀛天文館基地位於臺南市大內區二溪公山，屬高低起伏之丘陵地形，園區順應山坡地形設計，分別設置3個主題館及周邊戶外設施，開發模式以整體規劃、分期興建為原則；民國93年至95年，由前臺南縣政府自籌經費建置「天文觀測館」，並於96年元旦開始啟用；後續工程經費礙於預算不足，經爭取教育部、行政院經濟建設委員會專款補助6億元，自97年起陸續建置「天文展示館」、「星象館」及周邊景觀平台、環山步道等戶外設施，至101年完成園區內主要館設。 民國99年臺南縣市合併，「南瀛天文教育園區」改名為「南瀛天文館」並與北區的兒童科學館合併為「臺南市南瀛科學教育館」，102年2月1日起展開南瀛天文館全區試營運，同年6月29日正式開幕。 民國106年本館以「守護星空、永續傳承、友善環境」為環境教育發展之宗旨，成為全台第一個以天文為主題之環境教育設施場所。 館區順應山坡地形設置3大主題館，包含天文觀測館、天文展示館及星象館，所在位置光害低，周邊視野遼闊，具有曾文溪曲流、河階地形及月世界泥岩堊地等豐富地質景觀。 館區內設有國內首創數位球幕3D立體劇場，以及全臺灣平地最大的天文望遠鏡(主鏡面直徑76公分)，週六夜間提供星空導覽服務，透過望遠鏡觀測及專業導覽介紹，帶領民眾觀賞美麗的行星，甚至遙遠的星雲、星團，體驗宇宙浩瀚無垠的感動。 為更積極推廣天文教育，本館更前進校園、到校服務，辦理天文遊俠、推動學校晨光天文專案，研發天文主題教案，以課程、遊戲、團康活動及體驗等多元形式，進行天文資訊傳遞與推廣。