开普勒在1609年出版的《 新天文学 》中，发表了他头两条关于行星运行的定律。在他1618年的作品《 哥白尼天文学概要 》（Epitome of Copernican Astronomy）中，成果更大幅增加，当时他已经发现了他的第三定律。这些深刻的洞见如今被称为“开普勒定律”，或简称为“行星运行定律”：
1.行星依椭圆轨道运行，太阳则位于椭圆形的两焦点之一。
2.从太阳到行星间画一条直线，在相同的时间间隔里，将扫出相同的面积。
3.行星绕太阳一周所需时间的平方，与行星到太阳的平均距离的三次方成正比。
第一定律将行星置回真实轨道。就像亚历山大大帝一剑斩断了高地安绳结（编者按：据说无人能解开的一个绳结），开普勒凭着优雅的一击，斩断了纠结人们2000年的理论与观测之思想绳结。
开普勒对第二定律感到相当满意。它以极美妙的方式，不期然地改变了自古以来认为行星运行速度始终一致的信念。开普勒发现，事实并非如此。行星离太阳越远，运行速度就越慢；当它越靠近太阳，速度就越快；行星的加速或变缓跟它和太阳的距离呈完美的比例。
至于重要性毫不逊色的第三定律的发现，则花了他20年时间。这条定律使天文学家有史以来首度能够精准地算出行星运行轨道的相对大小。对于这项新发现的天体规律性，开普勒感到相当震惊。关于这点他写道：“上帝本人可不是也等待了将近6000年，才有人开始尝试理解他的作品吗？”
开普勒的成就是如此深刻渊博，成就的过程是这么样独特与个性化，因而学者将他列为少数无人能取代的科学家之一。“就像其他少数伟大的科学家一样，开普勒也堪享此名，”天文学史家斯蒂芬森（Bruce Stephenson）写道，“也就是说，如果他没有达成这些成就，那么很可能也没有人能达成了。”吉利斯派（Charles Gillispie）也同样感到敬畏：“他拥有人类心智的伟大成就，其新意唯有相对论能相提并论，因为两者同样改变了科学于大自然所发现的基本形态。”
开普勒赤手空拳地发明了物理天文学（Physical Astronomy），他是第一位将天文学置于物理学基础上的科学家。更特别的是，开普勒的伟大发现却是立足于错误本质的物理学理论。“该物理学本质上是谬误的，因为他缺乏现代的惯性概念。”斯蒂芬森说。开普勒确实曾尝试探索改良对重力的理解，他所达到的程度，是将重力视为同类物体之间的吸引力；他甚至了解月球重力与潮汐之间的关联。然而他并未瞥见重力在行星运动中的重要作用 —— 这点就要靠半世纪后的牛顿了。由于开普勒智性上的诚实以及对第谷观测成果的尊敬，使他得以暂时搁置自己原本对太阳系结构所持的神秘概念，并超越原来对于促使行星运行力量的谬误想法，最终达到了真理。“那些物理原则本身……几乎在所有细项上都是错的，”斯蒂芬森写道，“但天文学的部分却好得令人吃惊，前所未有的好。”
有趣的是，开普勒从未放弃他那极度神秘的世界观。1619年，他出版了《 宇宙和谐论 》（Harmonice Mundi），在书中他再度唤醒毕达哥拉斯之魂，企图将几何学、音乐、天文学与占星术联结到基础几何比例之中——也就是世界的和谐。尽管开普勒对于占星术的许多说法持质疑的态度，但他却终生奉行，而且还相当在行。毫无疑问地，开普勒的定律引导牛顿发现了正确的重力与惯性概念，但同样无疑的是，在牛顿物理学打造出来的机械宇宙中，开普勒也不会自在的。
至于开普勒的私人生活，则毫无和谐可言。他处于宗教剧变的年代，经常因为宗教因素而搬家。路德教派一度拒绝他领受圣餐，后来天主教会则没收了他的图书馆，强迫他的孩子去望弥撒。他第一任妻子和六个孩子相继去世。1615年到1621年期间，他投入许多时间和资源协助他母亲反击有关她施行巫术的指控。他成功地帮她洗清了罪名，但她却在几个月后过世了。开普勒自己也在1630年追随他母亲离开人世，享年58岁，后来他的坟墓也在30年战争的兵荒马乱中消失了。
开普勒多才多艺，他聪明过人，自我鞭策，坚毅能忍，具有强烈的自觉性。在其独特天分的激发下，他终其一生都在黑暗与混沌中开疆辟土，向我们揭示行星随之起舞的优雅和谐。我们对他亏欠甚深。
