开普勒是最先指出行星的轨道的科学家。开普勒第一定律是所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆轨道的一个焦点上。开普勒发现了行星运动三大定律，分别是轨道定律、面积定律和周期定律。这三大定律可分别描述为：所有行星分别是在大小不同的椭圆轨道上运行，在同样的时间里行星向径在轨道平面上所扫过的面积相等。行星公转周期的平方与它同太阳距离的立方成正比。这三大定律最终使他赢得了天空立法者的美名。同时他对光学、数学也做出了重要的贡献，他是现代实验光学的奠基人。