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深圳市科学馆始建于1983年12月，于1987年建成。建筑面积12000平方米，常设科普展厅及活动面积5000平方米，总投资1737万元。深圳市科学馆有常设展厅三层，共五个主题展区，分别是：创造展区、数学展区、思维展区、引领展区和水展区，还设有科学表演台、电磁大舞台、3D电影院等活动区。

1989年，深圳市科学馆获建设部优秀设计二等奖、广东省优秀设计二等奖；2020年，深圳市科学馆被列入第二批深圳市历史建筑。

1983年6月，华南理工学院建筑设计研究院的何镜堂（现为中国工程院院士）和李绮霞提出“八角楼”设计方案，经总工室审查后采用。

1983年12月，深圳科学馆正式开工建设，为深圳市最早的八大文化设施之一。

1987年，深圳科学馆竣工，历时4年。同年被市政府评为“优质样板工程”。

1997年，深圳市荣誉市民、香港企业家余煜元在科学馆3楼组建了“动手动脑”科普展厅，成为深圳市第一个常设科普展览项目。

1998年，“科普宣传廊”在科学馆靠上步路一侧亮相，成为深圳科普工作的重要阵地。

2009年2月23日，市四届人大六次会议政府工作报告中提出加快建设深圳科学馆新馆，将其列为重要突破项目。

2020年7月，深圳科技馆（新馆）正式开工建设。

2025年，深圳科学技术馆（新馆）开启内测试运营。

深圳市科学馆建筑主体楼高10层，以八角为主题，横断面逐层向上悬挑扩展，斜面处理时放时收，富于个性和时代感。该馆使用功能分3个部分，以会议展览为中心的科技活动部分、以会堂为中心的学术活动部分、以教室为中心的教育培训部分，中央大厅将3个功能区连成一个整体。大厅高3层，中央为13米高的大空间，顶部中央有一组大型光棚，由37块1.8x1.8米的金字塔形胶片组成。大厅为一龟形平面，沿中轴线呈45°角对称收敛。

深圳市科学馆采用“八角楼”设计方案，八角形无论从哪个方向都能获得较大的面宽，因而有较好的视觉和体量，对沿主干道及市府荔枝园的动向视觉效果最佳。在周围高层建筑群中，比较容易取得体形上的突破而赋予个性。

八角形的平面以及由此派生出来的扇形平面组合对以会议组群(包括展览、阅览等)的厅堂建筑比较有利，对会堂、学术报告厅有较好的水平视角和视距，在同样视距条件下，较其他类型能安排更多的有效座位，且声能分布较均匀。八角形平面内可以灵活分割，形成以广厅为中心的放射线形的人流动线，这种布局能最大限度地缩短交通路线，减少交通面积。广厅既是交通的集散点，又是休息、接待、交流的地方，使面积得到充分的利用。扇形的会议室较之一般矩形布置灵活，座位有效率高，可以形成多种格调的室内布置，从而打破以往一般化的矩形会议室格局，为创造多样化的会议室空间环境提供条件。

在设计中，八角形母题的运用，犹如音乐中的主旋律反复出现，贯通全乐章一样，给人以深刻的印象，构成科学馆建筑造型艺术的基础。

1989年，由国家财政部主办的“财政财务法规国际研讨会”在科学馆9楼会议室召开。

1990年，“中日友好协会年会”在科学馆举行。

2006年至2007年期间，科学馆在两年内举办科普活动40多场，尤其是在组织参加两届科博会期间，观众对科学馆展区和科普互动展品表现出极高热情。