行星运动三大定律：行星运动轨迹是一个椭圆，恒星在椭圆的一个焦点上。行星和恒星的连线在相同时间内扫过的面积相等。行星公转周期的平方与它同恒星距离的立方成正比。突破了行星轨道是圆形的思想束缚，在科学发展史上有非常重要的意义；光学研究：开普勒是近代光学的奠基者，他研究了针孔成像，并从几何角度加以解释，并指出光的强度与光源的距离成反比，也研究过光的折射，1611年发表《折光学》一书，最早提出了光线和光束的表示法，并阐述了近代望远镜理论；几何研究：1615年发表《葡萄酒桶的立体几何》，这本书被称为人类创造球面、体积新方法的灵感源泉；其他贡献：开普勒也研究过人的视觉，认为人看见物体是因为物体所发出的光通过眼睛的水晶体投射在视网膜上，阐明了近视和远视的原因，还发现大气折射的近似定律。