輝北天球館が建っている輝北町上場公園は、標高550ｍの高台にある。西には眼下に錦江湾と桜島、東には都城盆地、北には霧島連山、南には志布志湾と360度の大パノラマが楽しめる。また、この地は環境庁主催の全国星空継続観測において4季連続「冬季・夏季星空日本一」に認定されている。
長期振興計画「さわやか高原リゾート構想」の一環として、この一帯の全体計画「星の降る里（仮称）」の目玉として、「輝北天球館」（当初は「（仮称）輝北町星の降る里館」）が建設され、設計者はプロポーザル方式で選定された。
設計者である高﨑正治は設計コンセプトを次のように述べている。
『自然の景を積極的に抽象化、視覚化する ／ 建築は常にその土地への共感の意志を持つべきである。輝北町の山並など自然の景をデザインモティーフとして積極的に抽象化、視覚化する形状の集積による流動的形態に＜輝北町＞と＜そこに集う人達＞との有機的関係を取り結ぶ場を多義に創出する。』
『環境生命体としての建築をめざす ／ 自然環境の清澄な美しさを取り込むために、光・風・気など自然の微妙な変化に感応し、多彩な表情で流動するデザインを基本とする。このように、そこに流れる＜時間＞そのものを構造化する建築は、生命的パワーを放射して周辺の＜空間＞を覚醒し、自然環境と協働する。』
『宇宙へのファンタジーを喚起し、具現化する ／ 例えば＜宇宙への道＞をイメージして美しい流線を描く形を配し、その形態には独特の存在感を創出する。』
上場公園では、一帯を利用したクロスカントリーやトレイルランニングなども開催され、キャンプで訪れる者も多数いる。その上場公園のランドマークとして輝北天球館はそびえ建っており、現在も天文台として稼働しており、天体観測も盛んに開催されている。
外観は、建築というよりオブジェのような形態が、コンクリート打放しでつくられ、力強い。外壁は、多少の汚れ等は目立つが、塗装防水の修繕をするなど維持管理は良好である。１階から伸びる柱は全て傾斜しており、当初、鉄筋コンクリート造の柱の予定であったが、施工上の問題で鉄骨鉄筋コンクリートで造られたと言われる。施工は、五洋建設・春園組の共同企業体である。この作品で高崎正治は日本建築家協会の新人賞を受賞した。
1階の地の広場から研修室（ゼロスペース）を貫く3本の傾斜柱は、そのまま外部に飛び出し、空に伸びている。その「ロータス」は最高高さ34ｍで、この建築物の特徴の一つとなっている。内部の研修室（ゼロスペース）は、楕円形のコンクリート打放しの空間が大変美しい。ただ現在、「子供のいえ」「スタードーム（プラネタリウム）」は使用されていない。
