開普勒是最先指出行星的軌道的科學家。開普勒第一定律是所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓軌道的一個焦點上。開普勒發現了行星運動三大定律，分別是軌道定律、面積定律和週期定律。這三大定律可分別描述爲：所有行星分別是在大小不同的橢圓軌道上運行，在同樣的時間裏行星向徑在軌道平面上所掃過的面積相等。行星公轉週期的平方與它同太陽距離的立方成正比。這三大定律最終使他贏得了天空立法者的美名。同時他對光學、數學也做出了重要的貢獻，他是現代實驗光學的奠基人。
