Sus ideas se publicaron en la obra "Mysterium". Llegada su obra a Tycho Brahe,a partir de las críticas de este último comenzó una seria cooperación entre ambos. Tycho fue el último teórico de un modelo geocéntrico que describía el mundo tal como lo vemos desde la Tierra: el Sol girando alrededor nuestro y los planetas girando en tporno al Sol.
La precisión de los datos de Tycho y la propia labor de observación de Kepler le llevó a renunciar a sus concepciones iniciales, introducir por primera vez las órbitas elípticas para los planetas y establecer las leyes de este movimiento, recogidas en "Astronomia Nova".
Kepler también contribuyó a la öptica con su obra "Astronomiae pars optica" donde, entre otras cosas, se estudiaba el ojp humano.
Entre su labor de observador celeste hay que registrar su estudio de la supernova de 1604, de la que siguió con detalle su evolución.