Chòm sao Song Tử là địa điểm may mắn trên thiên cầu cho việc phát hiện các hành tinh mới. William Herschel tìm ra Sao Thiên Vương vào năm 1781 gần sao Eta (η) Geminorum. Cũng trong chòm sao này Clyde William Tombaugh tìm ra Sao Diêm Vương vào năm 1930 gần sao Đelta (δ) Geminorum.

Tuy mang ký hiệu Alpha (α) Geminorum, sao Castor là sao sáng thứ hai trong chòm sao Song Tử, sau sao Pollux, ký hiệu Beta (β) Geminorum. Castor là sao đôi, có thể quan sát các sao thành phần bằng kính viễn vọng cỡ nhỏ, các sao thành phần cách nhau khoảng ba giây cung.

Sao Eta (η) Geminorum là sao biến đổi có thể nhìn bằng mắt thường, với cấp sao biểu kiến từ 3,2 đến 3,9 m và chu kỳ hơn tám tháng.

Gần ranh giới với chòm sao Kim Ngưu có thể tìm thấy cụm sao mở M35 bằng ống nhòm, bên cạnh nó (khoảng cách biểu kiến) là cụm sao mở NGC 2158, nhìn qua kính viễn vọng nhỏ chỉ là một vết sáng mờ. Thực tế NGC 2158 cách Trái Đất 16000 ly, xa hơn M35 năm lần.

Tuy chòm sao chỉ đứng thứ 30 về diện tích, Song Tử có tới 70 sao có thể quan sát bằng mắt thường ứng (cấp sao biểu kiến nhỏ hơn 6m). Chòm sao Song Tử còn dễ nhận ra trên bầu trời đêm nhờ các chòm sao nổi bật nằm kề là Tiểu Khuyển và Lạp Hộ.

Cách tìm chòm sao Song Tử:

1. Vào đầu mùa đông, có thể xem Song Tử dễ dàng lúc 9 giờ tối ở phía đông bán cầu bắc. Tìm chòm Nhân Ngưu có dạng chữ V, Song Tử ở bên trái Nhân Ngưu.

2. Tìm kiếm 2 ngôi sao sáng "sinh đôi", ở cạnh nhau cách nhau 1 ngón tay cái. 1 ngôi sao là Pollux sáng hơn, ngôi sao kia là Castor. Thử tưởng tượng tâm của một cái đồng hồ là Pollux, Castor nằm ở hướng 1 giờ rưỡi

3. Hãy nhớ chòm Song Tử có nhiều hơn 2 ngôi sao, tùy vào vị trí quan sát, dường như chỉ có 2 ngôi sao trên một đường thẳng. Những ngôi sao khác thuộc chòm này nằm về 2 bên, bên phải nằm gần chòm Lạp Hộ (hay "Người Thợ Săn" mà người Việt gọi 3 ngôi thẳng hàng trong chòm này là chòm sao Lưỡi Cày). Lạp Hộ rất sáng trên bầu trời.

4. Nếu có một kính viễn vọng tốt, đừng bỏ lỡ một bó gồm hàng trăm ngôi sao ở phần chân sao Castor của Song tử. Quan sát sẽ tốt hơn vào những đêm không trăng.

5. Mưa sao băng của chòm Song Tử xuất hiện hằng năm vào giữa tháng 12, mà đỉnh điểm là 13 và 14 tháng 12, sẽ phát sáng từ phía sao Castor trong 2 ngày này với hàng tá ngôi sao băng tuyệt đẹp.