El Centre d'Observació de l'Univers està pensat per esdevenir el nexe d'unió entre el públic i el coneixement científic, acostant el visitant a l'apassionant món de la ciència i al descobriment de l'entorn del Montsec. Es tracta d'un gran multiespai lúdic amb l'objectiu de convertir-se en el centre de referència de la docència i divulgació de l'astronomia i la geologia a Catalunya.

El complex del C.O.U. està format per tres estructures principals: l'edifici central, on hi ha la recepció i administració, l'exposició permanent, les aules taller, l'aula d'informàtica i altres serveis; l'Ull del Montsec, una instal·lació única a tot l'Estat, essent alhora un planetari digital multimèdia i una plataforma per a l'observació del cel en directe, que disposa d'una cúpula de 12 metres de diàmetre i un paret frontal que s'obren completament, deixant al visitant sota l'espectacular cel del Montsec; i el Parc de Telescopis, l'espai reservat a l'observació del firmament, tant nocturn com diürn, i que inclou dos edificis amb cúpules d'observació que contenen dos telescopis automàtics, un celostat per a l'observació solar i un conjunt de telescopis portàtils.

L'edifici central té 3 usos que conformen àrees diferenciades: l'àrea del planetari, la zona d'aules i l'àmbit d'exposició. Per aprofitar al màxim la superfície construïda i amb la intenció que actués com a nexe d'unió i àrea central del complex, l'espai expositiu s'ha situat en una sala annexa al vestíbul principal, lleugerament deprimida respecte el nivell d'accés, però que hi manté el contacte visual. Amb aquest mateix ànim integrador l'exposició no queda estrictament circumscrita a aquesta sala, sinó que s'expandeix pel complex, arribant al vestíbul principal i extenent-se, en forma d'un gran mural, per la rampa d'accés al planetari i el trasdós de la seva paret corbada.