อาคารท้องฟ้าจำลอง เทศบาลอุดรธานี เป็นอาคารจัดแสดงเรื่องดาราศาสตร์ โดยได้รับการสนับสนุนการออกแบบและงานด้านวิชาการมาจากท้องฟ้าจำลอง กรุงเทพมหานคร จัดสร้างโดยงบประมาณของเทศบาลนครอุดรธานี จำนวน ๔๗ ล้านบาท เริ่มก่อสร้างเมื่อปี พ.ศ. ๒๕๕๓ และเปิดให้บริการเมื่อวันที่ ๑๖ มีนาคม ๒๕๕๕ มีลักษณะเหมือนโรงภาพยนตร์ ขนาดความจุ จำนวน ๔๐ ที่นั่ง เพดานห้องฉายมีลักษณะรูปครึ่งวงกลมสำหรับฉายภาพดวงดาวต่างๆ และมีจอฉายภาพยนตร์เพื่อฉายสารคดีที่เกี่ยวข้อง และภาพยนตร์สามมิติ ส่วนห้องรับรองก็จะมีการจัดแสดงนิทรรศนาการที่เกี่ยวกับเรื่องดาราศาสตร์ โดยจะเปิดให้ประชาชนทั่วไป เด็กนักเรียน เยาวชน เข้าชมทุกวันยกเว้นวันจันทร์และวัดหยุดนักขัตฤกษ์ วันละ ๓ รอบ ตั้งแต่เวลา ๑๐.๐๐ – ๑๕.๐๐ น. ทังนี้ อาคารท้องฟ้าจำลอง เทศบาลอุดรธานี เป็นอาคารท้องฟ้าจำลองแห่งแรกของภาคอีสานตอนบน