In der Sternwarte blickt man - im Gegensatz zum Planetarium - mit hochsensiblen Teleskopen in den "echten" Himmel. Das schützende Kuppeldach der Sternwarte kann dafür geöffnet werden.
Die Instrumente der Sternwarte wurden 2011 komplett erneuert. Hauptinstrument ist der Astrograph CDK20 (20" Corrected Dall Kirkham) von Planewave, welcher durch ein Refraktor/Linsenteleskop Apochromat Presto 193/1450 von Baader ergänzt wird. Tausende Objekte am Himmelszelt können mit den Teleskopen automatisch angesteuert werden und so bietet sich den Besuchern ein beeindruckender Blick in den Sternenhimmel.
Daneben steht in der Sternwarte auch ein Heliostat, der das Sonnenlicht in den Vortragsraum leitet und ein Bild der Sonnenscheibe mit knapp einem Meter Durchmesser an die Leinwand projiziert.
Bei besonderen Anlässen oder sehr grossem Besucherandrang wird auch die Terrasse des Bodensee Planetariums als Beobachtungsplattform genutzt.