Функционировал с 1960 г., официально открыт 17 мая 1963 г. по инициативе астрономов А.А.Нефедьева, Ю.В.Евдокимова, М.И.Лаврова в здании Петропавловского собора.

В планетарии было установлено уникальное оптическое оборудование фирмы «Карл Цейс Йена» (оказалось в Казани в результате взыскания контрибуции с Германии после Великой Отечественной войны), позволявшее с высокой степенью точности изображать на специально изготовленном куполе звездное небо – во всех хронологических и географических вариантах, с отображением природных явлений (падений метеоритов, комет, северных сияний) и полетов летательных аппаратов. Автор проекта панорамы – художник А.А.Крылов.

Планетарий, в штате которого состояли 6–7 лекторов и научных сотрудников, играл важную роль в естественно-научном просвещении жителей Казани и Татарстана. Здесь читались курсы лекций (изобразительная часть готовилась учеными кафедры астрономии Казанского университета и Астрономической обсерватории имени В.П.Энгельгардта), устраивались выставки, проводились астрономические научные конференции, уроки по астрономии для школьников. Ежегодно планетарий посещали около 50 тысяч человек. Казанский планетарий входил в число 40 лучших планетариев СССР.

В связи с передачей в 1990 г. Петропавловского собора общине верующих оборудование планетария было демонтировано.