Stellarium renderar fotorealistiska 3D-himlar i realtid med OpenGL. Det visar stjärnor, stjärnbilder, planeter och nebulosor, och har många andra funktioner inklusive flera panoramalandskap, dimma, simulering av ljusförorening och en inbyggd skriptmotor.
Stellarium levereras med en katalog med cirka 600 000 stjärnor. Det går att hämta ytterligare kataloger med upp till 220 miljoner stjärnor.
Stellarium har flera himmelskulturer. Se stjärnbilder enligt polynesiska, inuitiska, navajoiska, koreanska, grekiska och kinesiska astronomiska traditioner, liksom de traditionella västerländska eller officiella moderna stjärnbilderna.
Det är också möjligt att besöka andra planeter i solsystemet - se hur himlen såg ut för astronauterna på Apollo, eller hur Saturnus ringar ser ut från Titan.