Das Planetarium der Hansestadt Hamburg ist seit 1930 im ehemaligen Winterhuder Wasserturm im Stadtpark untergebracht und ist somit eines der dienstältesten "Sternentheater" weltweit. Der monumentale in die Höhe gezogene Wasserturm mit seiner eleganten Art-Deco-Struktur steht an seinem exponierte Standort inmitten des Landschaftsgartens "Stadtpark" in Hamburg-Winterhude. Noch heute gehört er zu einer der Hauptattraktionen der Hansestadt. Von seiner Aussichtsterrasse öffnet sich ein faszinierender Blick über die wasserreiche Hansestadt.
Im Jahre 1912 - 1916 baute der Architekt Oscar Menzel aus Dresden unter der künstlerischen Leitung des Baudirektors Schumacher den Turms. Schumacher versuchte, die Formen wilhelminischer Baukunst mit dem modernen Art-Deco-Design zu verbinden. Der knapp 65 Meter hohe Turm hat eine fast 30 Meter breite Vorderfront. Er ist im Erdgeschoss von einer eleganten Galerie umgeben, die über zwei Treppenläufe zu erreichen ist. Seine Aufgabe als Wasserturm erfüllte das Bauwerk jedoch nur bis 1924. Er wurde wegen zu niedrigem Wasserdruck aus dem Netz genommen. Zu Beginn der 30er Jahre reaktivierte man den Turm wieder weil der Wasserverbrauch in der Hansestadt drastisch gestiegen war. Nachdem eine Füllpumpe und ein Entleerungsschieber eingebaut wurden konnte er als Reservebehälter genutzt werden.
1924 besuchte der Hamburger Lehrer Hans Hagge die Eröffnung des Zeiss-Planetariums in Jena. Seit diesem Zeitpunkt versuchte der Astronomie-Enthusiast die Hamburger Behörden von solch einem Projekt zu überzeugen was ihm letztendlich gelang. 1925 unterzeichneten Verantwortliche des Hamburger Staats in der Firma Carl Zeiss in Jena einen Vertrag über die Lieferung des Projektionsapparates Modell Zeiss II.
1929 beschloss die Hamburger Bürgerschaft das Planetarium im Winterhuder Wasserturm einzurichten. Die Umbauarbeiten erwiesen sich als schwierig, man schuf einen 23 Meter hohen zylindrischen Raum mit einem Durchmesser von 22 Metern. Der mit einer Zwischendecke in zwei Etagen aufgeteilt wurde. Die obere Etage bildet das eigentliche Planetarium, in der unteren Etage entstand der Kassenraum mit einer Wandelhalle, Ausstellungs- und Sammlungsräumen sowie Büros. 1930 öffnete das Planetarium unter Leitung von Studienrat Dr. Körner seine Pforten für die Öffentlichkeit.
Mit dem für damalig unübertroffen gut simulierten Sternenhimmel des "Zeiss Modell 2" zog das Planetarium im Durchschnitt 3.000 Besucher monatlich in den ehemaligen Wasserturm. 1934 übernahm Dr. Johannes Meyer die Leitung des Planetariums welche er bis 1964 inne hatte.
Erfreulicher Weise hat das Hamburger Planetarium den 2. Weltkrieg gut überstanden. 1945 fanden schon die ersten Vorträge der Nachkriegszeit statt. 1956 entschloss man sich zum Ankauf eines neuen Projektionsgerätes des Modells 4 aus Oberkochen welches mit technischen Neuerungen aufwartete.1957 fand dann die erste öffentliche Vorführung statt. Die Kosten des Geräts überwies die südafrikanische Stadt Johannesburg welche als Gegenleistung den alten Projektor aus Hamburg erhielt.
1964 bis 1974 übernahm Dr. Bellmer die Leitung des Hamburger Planetarims. 1975 bis 2000 wurde Dr. Erich Übelacker Planetariumsleiter.
Übelacker schaffte es durch einen weiteren wissenschaftlichen Mitarbeiter und zusätzliches technisches Personal das Programmangebot auszuweiten. Dadurch erhöhten sich die Besucherzahlen auf über 100.000 Besucher. Nach der Erneuerung der Kuppel und dem Einbau einer Belüftungsanlage erwarb das Planetarium 1983 das Zeiss-Modell VI. Auch wurden die Ausstellungsräume großzügig eingerichtet. Hier war wissenswertes über die Astronomie zu erfahren. Die Besucher konnten in einer Glasvitrine den Projektor Modell 4 bestaunen.
2000 verabschiedete die Kulturbehörde den verdienten Planetariumsleiter Übelacker und ernannte zu seinem Nachfolger den Astrophysiker Thomas W. Kraupe. Dieser veranlasste das Planetarium fit für die Zukunft zu machen. Das Hamburger Architektenbüro Bothe-Richter-Teherani erarbeitete verschiedene Vorschläge für die Neugestaltung der Räumlichkeiten. Der Neubau des Sternentheatersaales und der gesamten Haus- und Klimatechnik über die sieben Stockwerke des Wasserturmes wurden in Angriff genommen. Für die Besucher wurden großzügige Aufenthaltsräume geschaffen. All dies fand in enger Abstimmung mit dem Denkmalschutz statt – so konnte weitgehend das Gesicht der 20er Jahre erhalten bleiben. Der ehemalige Wasserturm, das Gebäude des Planetariums, wurde innen vollständig entkernt Eine neue Zwischenebene auf dem Niveau des Balkons im 5.Stock wurde eingezogen. Diese Ebene ist nun Ausstellungs- und Tagungsfläche und dient als Dach für die neue Haustechnik des darunter entstandenen Sternensaals.
2003 wurde das Planetarium wieder eröffnet. Ein bis dato weltweit einzigartiges Projektions-Ensemble bespielt seitdem die neue Sternenkuppel: Das Zeiss Universarium 9, der Digistar 3 und das Lobo TriDome Lasersystem sind drei schon für sich genommen einzigartige Ganzkuppel-Projektions- und Simulationssysteme über die das Hamburger Planetarium nun verfügt, die sich kongenial ergänzen und "Himmel und Erde buchstäblich in Bewegung setzen". Übrigens ist die Planetariumstechnik durch eindrucksvolle Erweiterungen der Licht- und Laseranlage sowie durch erheblichen Ausbau der Produktionstechnik weiter gestärkt worden. Diese Technik wird kontinuierlich weiterentwickelt.