주관측실은 8m 원형돔으로 254mm 구경의 굴절망원경이 운영중에 있다. 주관측실에 장비된 망원경은 대물렌즈 부분에 장착된 필터를 이용하여 홍염을 관측할 수 있다. 주관측실에선 주로 성운, 성단, 은하, 행성 그리고 달 등을 관측한다. 견학을 올 경우 여기서 망원경에 대한 강의를 들을 수 있다.
대전시민천문대의 운영시간은 오후 2시부터 밤 10시까지이다.[3] 입장마감시간은 오후 9시 50분이다. 매주 월요일, 공휴일 다음 날, 명절 그리고 신정 연휴에는 휴관하니 참고하자. 이용요금은 무료이다. 경유하는 버스로는 604번, 특구1번[4]이 있다. 아니면 121번, 606번, 704번, 912번을 타고 한화케미칼중앙연구소 정류장에서 내려서 걸어와도 된다. 자가용으로 방문할 경우, 천문대로 올라가는 중턱에 있는 주차장에 별도의 요금 없이 주차할 수 있다.
매주 토요일 저녁 8시에 천체투영관에서 토요별 음악회를 진행하며 매주 화요일 저녁 8시에는 천체투영관에서 시와 음악회를 열고있다. 별음악회는 2025년 3월 1,440회를 개최할 만큼 인기있는 프로그램으로 자리잡았다.
[1] 지금은 전시실 전시내용이 바뀌었으니 참고하자.[2] 전시실 변경 이전에는 간략한 천문대 소개, 망원경의 구조, 달의 위상변화, 목성의 대기, 태양계 중력저울 등을 볼 수 있었다. 태양계 중력저울은 현재 1층 천체투영관 앞에 설치되어 있다.[3] 다만 2:00~2:25, 6:00~7:00 때는 전시실만 관람 가능하다.[4] 특구1번은 카이스트 북문 출발 직후 정차한다.