Oprindelig stammer Rundetaarns planetmaskine fra Ole Rømers tid i Paris, omkring 1675, hvor han også konstruerede de maskiner, der i dag kan ses på Rosenborg. Efter han kom hjem blev maskinen opsat i tårnet til brug for astronomiundervisning. Maskinen var opsat vandret i loftet og kunne bevæges med et håndsving.

Ved Københavns brand i 1728 blev maskinen svært skadet, men den blev dog gjort i stand og genopsat i 1740. Af pladshensyn fik den i 1822 sin nuværende lodrette placering øverst i sneglegangen, men da den var for stor blev radius på Jupiter og Saturns bane halveret. Fra 1822 kunne planetariet bevæges med et håndsving, der kunne sættes på halvkuglen under selve pladen.

I 1929 blev bagpladen fra 1822 udskiftet og et urværk blev forbundet med planetmaskinen, så den til stadighed kan vise planeternes stilling i solsystemet.

Oprindelig har planetariet kunnet vise solsystemet både efter Tycho- og Copernius verdenssystem, for som svenskeren Göran Wallerius skriver fra sit besøg i tårnet 30. sept. 1708: Det curieuseste här viid var, att denne Machin tilliika repräsenterade Copernicanum och Tychonicum Systema...
Senest ved genopsættelsen i 1740 blev maskinen lavet om så den kun viste Det Kopernianske Verdenssystem.