El planisferio celeste es el instrumento generalizado para las observaciones estelares nocturnas, y al servir para observar cosas en movimiento es más complejo que un planisferio terrestre.

En primer lugar, dados los movimientos de rotación y traslación de La Tierra, se hace evidente que lo que podemos ver en el cielo varía con el tiempo. Ya que nunca podemos ver la parte del espacio en la que se encuentre el Sol porque su luz nos estorba, nuestras observaciones se limitan a la región espacial que se aprecia en el lado opuesto al Sol por las noches, y esta varía con la traslación.

Un primer análisis del planisferio nos permite ver que se compone de dos partes: una a la que podríamos llamar la base del mismo, con las estrellas y anotaciones en los extremos; y un plástico superior, en el que está pintada la región blanca de arriba con las respectivas indicaciones de norte, este y oeste, así como las horas en los bordes. La parte superior se mueve para ajustarse al cielo que veremos en cada época del año.

En la base, si vamos desde el exterior hacia dentro, podemos apreciar los siguientes elementos:

• Borde exterior dividido en doce regiones, cada una denominada por el nombre de la constelación zodiacal que aparece en esa región del planisferio. Entre dichas indicaciones está anotado el número de grados de circunferencia que llevamos recorridos. De aquí se deduce que aproximadamente cada mes solo una constelación preside el cielo nocturno, si bien las dos o tres más cercanas también se ven a los lados.
• En la siguiente fila nos volvemos a encontrar nuevas divisiones, esta vez medidas en horas angulares en vez de en grados. Obtenemos, pues, 24 divisiones.
• La tercera capa exterior vuelve a estar dividida en doce regiones, cada una con un mes, y cada mes está dividido a su vez en todos los días que tiene. El posterior uso del planisferio permitirá comprobar que a cada mes le corresponde la constelación que tiene al lado porque mantienen una relación inversamente proporcional: la constelación asignada a un mes es la diametralmente opuesta a la que se ve durante el mismo. Así pues, en Febrero e podemos ver Leo, que está asignado a Agosto, y en Abril podremos ver Libra, que está asignado a Octubre.
• Por último, nos encontramos ante el planisferio estelar en si. Las estrellas que comparten constelación están unidas mediante líneas rectas, con  el nombre de cada una y el de la constelación pertinente junto a ellas. Asimismo, dentro de una constelación, las estrellas llevan asociada una letra que indica su grado de importancia en la constelación, de modo que la estrella «α» es la principal, «β» la secundaria, y así sucesivamente. Otro dato de interés es que el planisferio es atravesado por una mancha blanca que sería la Vía Láctea, y por una elipse a trazos que es el lugar en el que nos podría aparecer algún otro planeta de nuestro sistema solar.

En la parte exterior, la plástica, encontramos los siguientes elementos:

• La esquina está dividida en 24 horas, que se corresponden con el horario internacional o del meridiano de Greenwich (GMT, Greenwich Mean Time), que para el caso de España es de una hora menos. Una vez que hemos visto esto, ya podemos poner en hora el planisferio. No hay más que ir al mes y el día en el que nos encontremos y girar la parte plástica hasta que se encuentre en la hora a la que nos encontremos.
• Una vez hecho esto, la parte blanca cubrirá por completo la región estelar que no veremos esa noche, y además nos indicará el Norte, el Sur, el Este y el Oeste, en función de la estrella polar, cuyo modo de localización varía con la parte de La Tierra en la que nos encontremos.
• El centro de la línea que une el Norte y el Sur, representará la parte del cielo que tendremos justo encima de nosotros.

Solo queda decir que con los planisferios hay que tener un especial cuidado, y es que al igual que los relojes solares, solo son útiles para la latitud para la que fueron diseñados.