Запуск первого искусственного спутника Земли не оставил болгар равнодушными. Вскоре после этого события во многих городах страны открываются клубы, посвященные космосу. В 1960 г. в Варне создается клуб астронавтики и астрономии. В 1962 г. после проведения в Варне ХIII конгресса Международной федерации авиации и космонавтики и визита Германа Титова появляется идея создать астрономическую обсерваторию. Через год клубу отдают старый летний театр в центральной части Приморского парка, где организуются первые курсы по астрономии и ракетомоделированию.

После 1964 г. городской совет принимает решение снести существующее здание и начать на том же месте строительство обсерватории в том виде, в котором она сохранилась до 1998 г. Автором архитектурного проекта был Камен Горанов. В процессе строительства планы меняются и в 1966 г. к основному строению добавляется планетарий. 22 мая 1968 г. открывается первый астрономический комплекс в Болгарии, названный в честь польского ученого Николая Коперника. Комплекс состоит из астрономической обсерватории, планетария и башни с маятником Фуко. Его главная научная задача - наблюдение и фотосъемка искусственных спутников Земли. Кроме того, здесь проводятся занятия по астрономии и любительские курсы. Перед входом в планетарий установлен памятник Копернику работы Л.Далчева и П.Атанасова.

На крыше третьего этажа обсерватории монтированы два вертящихся купола для наблюдений, которые сначала оснащаются рефрактором (линзовым телескопом) 80/1200 мм и более крупным зеркальным телескопом системы Кассегрена 150/2250 мм. Позднее, в 1990 г. эти приборы заменяют рефрактором Zeiss 100/1000 мм, привезенным из Габрово. На наблюдательной площадке установлена камера для фотосъемки спутников НАФА 3С/25, а для массовых наблюдений используются переносные телескопы и бинокуляры ТЗК.

Планетарий при обсерватории - первое подобное сооружение в Болгарии. Диаметр его купола составляет 10.5 м, а для его оборудования из ГДР был привезен проекционный аппарат (так называемый планетарий) ZKP - Zeiss Kleinplanetarium. Им управляет лектор при помощи пульта. Такой аппарат может отображать на куполе 5500 звезд. Дополнительно используются проекторы, которые показывают движение планет вокруг звезд, а специальный прибор дает представление о том, как выглядит Солнечная система с расстояния в 5 млрд. км. С момента открытия и до 1998 г. планетарий посетило более 800 тысяч человек.

В башне при планетарии установлен единственный на Балканском полуострове маятник Фуко, при помощи которого можно единственным возможным способом наглядно убедиться в том, что Земля вертится вокруг своей оси. Под башней находится небольшой зал, где посетители могут наблюдать за колебанием маятника. Длина нити, на которую подвешен груз в форме диска, первоначально составляла 17.6 м, а амплитуда колебания в основании башни - около 2 м. Для географической широты Варны поворот плоскости качания маятника в результате вращения Земли вокруг своей оси равен 10°03'. В первые годы действия комплекса на наблюдательной площадке башни был установлен и кометоискатель.

Осенью 1998 г. по решению городского совета начинается ремонт здания планетария, который предусматривал полную замену термо- и гидроизоляции, а также водной и электрической инсталляции. Работа неожиданно застопорилась из-за отсутствия значительной части старых проектов. К тому же, оказалось, что при строительстве в 1960-х гг. не были соблюдены некоторые нормы, что также затруднило ремонт. В результате от здания остаются практически лишь одни стены. Предполагалось, что обновленный астрономический комплекс встретит многочисленных гостей во время солнечного затмения летом 1999 г., но из-за финансовых трудностей ремонт растянулся на целых четыре года.

Наконец, 15 августа 2002 г. обсерватория имени Николая Коперника вновь открывается. Церемония открытия становится ключевым событием Дня Варны. В ней приняли участие премьер-министр Симеон Сакскобургготский, мэр города, депутаты и бизнесмены, а также множество горожан.

Новый проект значительно изменил облик обсерватории. В целом первоначальное архитектурное решение сохранилось, однако оно приобрело современное звучание, которое придал зданию автор проекта архитектор Г.Саваков. Верх башни Фуко уже имеет форму полусферы, открытой к небу. Маятник поднимают на более высокий уровень, что делает наблюдение более удобным. Для лучшей адаптации зрения перед началом сеанса застекленная со стороны моря стена планетария заменяется фигурной с панно, а фойе освещается слабым искусственным светом. Убирают и металлический цилиндр вокруг купола планетария, характерный признак такого типа зданий. В помещениях под башней будут располагаться компьютерный и лекционный залы, а также библиотека. Ломаная форма фасада придает зданию новый привлекательный облик. Освещенная ночной иллюминацией обсерватория превращается в один из акцентов Приморского парка.

В Варне есть и второй планетарий - в районе Военно-морского училища. Он располагается в сквере по соседству с учебными корпусами. Диаметр его купола - 18 м, в зале 120 мест, что делает этот планетарий самым большим на Балканском полуострове.

В 1972 г. Стара Загора приобретает проекционный аппарат Zeiss, Йена, но из-за финансовых проблем оплата не была произведена полностью. Это, а также отсутствие подходящего здания приводит к тому, что аппарат приобретает пароходство Болгарского морского флота, которому такой прибор необходим для обучения курсантов. Здание планетария решили построить во дворе Военно-морского училища. Однако затянувшаяся процедура и неправильное хранение аппарата привели к тому, что он вышел из строя. К счастью, производитель согласился его заменить более новой модификацией, за что была уплачена лишь разница. Новая модель - RFP-DP - гораздо лучше по качеству и возможностям представления астрономических явлений. 7 декабря 1985 г. подписан протокол о приемке планетария и 3 марта следующего года он начинает работать.

Проекционный аппарат установлен на четырех осях: полярной - для демонстрации круглосуточного вращения неба; эклиптической - чтобы показывать движение Солнца, Луны, планет и неподвижные звезды; горизонтальной - для изменения географической широты и вертикальной - для горизонтального вращения неба. Это дает возможность показывать небо и астрономические явления так, как они выглядят из какой бы то ни было точки Земли или космоса.

Полное название установки - Планетарий для космических полетов с прямым программированием. Кроме обучения по курсу "Мореходная астрономия", планетарий Военно-морского училища проводит сеансы и для обычных посетителей. Здесь предлагается 4 тематических цикла на девяти языках.