然而，当时园区仍有其他建设尚未完成，因此政府後续继续争取中央经费，推动整体园区的扩建工程。
自民国97年2008年起，在教育部及行政院经济建设委员会等单位补助经费下，陆续兴建「天文展示馆」、「星象馆」，并规划周边景观平台、环山步道及户外休憩设施。
到了民国101年2012年，园区内主要馆舍及相关设施大致完成，逐渐形成完整的天文教育园区。
另外，民国99年2010年台南县市合并升格为直辖市，原本的「南瀛天文教育园区」也正式更名为「南瀛天文馆」，并与位於台南市北区的儿童科学馆整合，纳入台南市南瀛科学教育馆的整体架构。
民国102年2013年2月1日，南瀛天文馆开始全区试营运，同年6月29日正式举行开幕典礼，开始以完整的天文教育园区形式对外服务。
南瀛天文馆的设立，具有几项重要目的：
第一，希望透过天文展示及观测设备，让民众了解宇宙与天体运行的基本原理。
第二，希望将天文科学融入学校教育，提供学生不同於一般教室的学习环境。
第三，希望透过星象剧场、天文观测及各种互动活动，提升民众对科学探索的兴趣。
因此，南瀛天文馆的成立不仅是台南市科学教育发展的重要成果，也让台湾南部的民众拥有一处能够亲近星空、认识宇宙及实际体验天文观测的专业场域。
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