1601年開普勒出版了《天文學更可靠的基礎》一書，不同意星體決定人的命運的觀點，對占星術持懷疑態度：“如果星相家有時講對了，那應歸功于運氣。”但他仍沒擺脫宇宙的神秘和諧理論。除教數學外，他的一個主要任務就是替皇帝占星算命，這也是他終身從事的職業。在他的遺稿中保存了800多張占星圖。他雖不相信這一偽科學，但為了謀生只得如此。

　　立法者

　　1604年9月30日，開普勒在巨蛇星座附近發現了一顆新星（現知是銀河系內的一顆超新星）。他雖視力不佳，仍持續觀測了十幾個月。他把觀測結果發表在1607年出版的《巨蛇座底部的新星》一書中，打破了星座無變化的傳統說法。這一年他看到了一顆大彗星，即后來定名的哈雷彗星。

　　當時不論是地心說還是日心說，都認為行星作勻速圓周運動。但開普勒發現，對火星的軌道來說，按照哥白尼、托勒密和第谷提供的三種不同方法，都不能推算出同第谷的觀測相吻合的結果，于是他放棄了火星作勻速圓周運動的觀念，并試圖用別的幾何圖形來解釋，經過四年的苦思冥想，也就是到了1609年他發現橢圓形完全適合這里的要求，能做出同樣準確的解釋，于是得出了“開普勒第一定律”：火星沿橢圓軌道繞太陽運行，太陽處于兩焦點之一的位置。發現第一定律，就是說行星沿橢圓軌道運動，需有擺脫傳統觀念的智慧和毅力，在此之前所有天文學家，包括哥白尼和伽利略在內都堅持古希臘亞里士多德和畢達哥拉斯的天體是完美的物體，圓是完美的形狀，一切天體運動都是圓周運動的成見。哥白尼知道幾個圓并起來可以產生橢圓，但他從來沒有用橢圓形來描述天體的軌道。當時由于第谷觀測的精確和開普勒的努力，終使日心說向前推進了一大步。接著開普勒又發現火星運行速度是不勻的，當它離太陽較近時運動得較快（近日點），離太陽遠時運動得較慢（遠日點），但從任何一點開始，向徑（太陽中心到行星中心的連線）在相等的時間所掃過的面積相等。這就是開普勒第二定律（面積定律）。這兩條定律刊布在1609年出版的《新天文學》（又名《論火星的運動》）中，該書還指出兩定律同樣適用于其他行星和月球的運動。