화강석을 가공하여 기단 위에 27단의 석단을 원통형 곡선으로 쌓아올려 그 위에 방형의 장대석을 두 겹으로 우물정자와 같이 얹어 천문을 살피도록 시설하고 있다. 정남을 향해 밑에서부터 제13단과 제15단 사이에 감실과 같은 사각문이 뚫려 있다.  

첨성대의 규모는 밑면의 지름이 5.17m , 높이가 9.4m 이며 석종의 원형을 잘 보존하고 있는 신라 시대의 희귀한 유구이다.