Planetarium znajduje się w zachodniej części Zespołu Staromiejskiego, przy ul. Franciszkańskiej 15 - 21, w sąsiedztwie Muzeum Podróżników im. Tony’ego Halika, Collegium Maius, Kościoła Mariackiego oraz Aresztu Śledczego.
Planetarium, którego pierwszym dyrektorem był Lucjan Broniewicz, zostało otwarte 17 lutego 1994 roku. 19 lutego tego samego roku odbył się tam pierwszy pokaz astronomiczny. W ciągu kilku kolejnych lat następowały zmiany podczas prezentacji seansów. W maju 1995 roku slajdy prezentowane przez projektor w planetarium zostały połączone w panoramy. W listopadzie 1997 roku założono system „all-sky”, który pozwolił pokryć obrazem slajdów całą kopułę. Od 26 czerwca 2005 roku w planetarium działa również wystawa interaktywna – Orbitarium.
Główny projektor planetarium (model RFP) wyprodukowała niemiecka firma Zeiss. Tworząca sztuczne niebo kopuła planetarium ma 15 metrów średnicy, co czyni je jednym z trzech największych w Polsce. W sali projekcyjnej pod kopułą znajduje się 189 miejsc.
12 lutego 2018 roku w planetarium otwarto wystawę - Baza MARS#17. 2 marca 2019 roku władze placówki zorganizowały obchody 25 - lecia jej istnienia.
Planetarium w ciągu pierwszych 7 lat odwiedziło milion osób, 22 marca 2001 roku sprzedano bilet numer milion. Na kolejny milion trzeba było czekać podobny czas, 10 października 2007 roku planetarium odwiedził dwumilionowy widz. W ostatnich trzech rekordowych latach frekwencja przekraczała 186 tysięcy widzów rocznie. Dzięki takim wynikom toruńskie Planetarium stało się jedną z najpopularniejszych atrakcji turystycznych miasta i regionu, ale także jednym z najliczniej odwiedzanych planetariów w Europie.
Trzymilionowy widz odwiedził planetarium 27 grudnia 2012 roku.
