Google Sky Map kombiniert Informationen über Standort, Lage und Ausrichtung des Telefons und zeigt Sternenbilder, einzelne Sterne und Planeten an. Dazu muss das Telefon einfach auf den Sternenhimmel gerichtet werden - aus der Datenbank werden dann die sichtbaren Himmelskörper eingeblendet, in deren Richtung das Telefon zeigt.

Die Informationen können gefiltert werden, so dass etwa nur Planeten oder nur Sternenbilder sichtbar sind. Im manuellen Modus der App kann auch von Hand nach bestimmten Objekten gesucht werden. Dank geringer Hardwareanforderungen läuft Google Sky Map auch auf älteren Androiden.