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 stjärnkatalog med ca 600 000 stjärnor och det är möjligt att hämta ner extrakataloger med upp till 220 miljoner stjärnor.

Stellarium har flera himmelskulturer - se konstellationer från traditionerna hos polynesiska, inuitiska, navajo-, koreanska, grekiska och kinesiska astronomer, liksom de traditionella västerländska eller officiella moderna konstellationerna.

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.