为汉白玉石浅浮雕和线雕。直径144.5厘米,天球圆面以天北极为圆心,画出二十八宿赤经位置的经线,还有5个同心圆。由里向外为天北极圈、夏至因、天赤道圈、冬至因、天南极圈。与天赤道相交的另一个双线圈,表示黄道。全图刻恒星约270座,星数1570余颗。天球外面有4层注字的同心圆;最外层刻十二宫和十二生肖名称;第二层刻二十四节气名称;第三层外侧为黄道周天度数,内侧为赤道周天度数;最里层刻二十八宿名称。图下侧偏左有一长方形署名栏,刻星等图例,并注明“钦天监绘制天文图”字样。这是我国现存唯一用蒙古文标注的天文图石刻,反映了清代初年的天文学的水平。