Kepler ha usato le osservazioni per mostrare che le orbite dei pianeti sono ellittiche , non circolare come precedentemente creduto.

Ha formulato tre leggi del movimento planetario in base alle osservazioni dettagliate di Tycho Brahe:

1. Legge delle ellissi: I pianeti orbitano il sole in percorsi ellittici, con il sole a un focus dell'ellisse.

2. Legge delle aree: Un segmento di linea che unisce un pianeta al sole spazza le aree uguali a pari intervalli di tempo.

3. Legge dei periodi: Il quadrato del periodo orbitale di un pianeta è proporzionale al cubo dell'asse semi-maggiore della sua orbita.

Queste leggi hanno rivoluzionato la nostra comprensione del sistema solare e ha gettato le basi per la legge della gravitazione universale di Newton.