Stellarium renderizza i cieli in realtà fotografica 3D in tempo reale usando OpenGL. Mostra stelle, costellazioni, pianeti e nebulose, e possiede molte altre caratteristiche, compresi paesaggi panoramici multipli, nebbia, simulazione dell'inquinamento luminoso e un motore di scripting built-in.
Stellarium contiene un catalogo stellare di circa 600.000 stelle ed è possibile scaricare cataloghi aggiuntivi con un massimo di 220 milioni di stelle.
Stellarium presenta molteplici culture del cielo: osserva le costellazioni provenienti dalle tradizioni degli astronomi polinesiani, inuit, navajo, coreani, greci e cinesi, oltre alle costellazioni tradizionali occidentali o a quelle moderne ufficiali.
È anche possibile visitare altri pianeti nel Sistema Solare: guarda come appariva il cielo agli astronauti delle missioni Apollo, o come appaiono gli anelli di Saturno da Titano.
