J. Kepler gab in den Jahren 1618 - 1621 auf der Grundlage der copernicanischen Lehre eine systematische Gesamtdarstellung der Astronomie, die der neuen heliozentrischen Weltsicht Eingang bei den Mitforschern verschaffen sollte. Doch stützte er sich neben den Hypothesen des Copernicus auch auf die Beobachtungen von Tycho Brahe und die magnetische Theorie von W. Gilbert und schuf so ein ganz neues wissenschaftliches Gebäude. Als vorzüglicher Didaktiker verwendete er die (letztlich sokratisch-platonische) Darstellungsform von Frage und Antwort und suchte so zwingende Beweise zu gewinnen.
In der sphärischen Astronomie (Buch 1-3) bewies er die Rotation der Erde und widerlegte die Einwände dagegen glänzend. In den folgenden Büchern der theoretischen Astronomie diskutierte er die Planetenbewegungen, ließ dabei Copernicus weit hinter sich und erstellte ein physikalisches System der Himmelsmechanik, bei dem alle Planetenbewegungen auf die im Mittelpunkt der Welt stehende Sonne bezogen sind. Die dabei verwendeten mathematischen Beweise dienen dazu, das Warum der Erscheinungen zu erhellen, und führen einen neuen, höchst "modernen" wissenschaftlichen Stil ein, bei dem Beobachtungen bewiesen werden und die wahre Gestalt des Kosmos mit Hilfe physikalischer Beweise erfasst wird. So liefert die Astronomie eine Begründung für die Bewegungen der Himmelskörper. Die Sonne ist dabei die einzige kosmische Kraftquelle und Ursache der elliptischen Planetenbahnen. Zu deren Erklärung dient auch Keplers Lehre von der Schwerkraft.
Doch begnügte sich Kepler nicht mit dieser dynamisch-physikalischen Erklärung des kosmischen Geschehens, sondern erhob sich zu einer eigenartigen Himmels-Psychologie, mit Hilfe derer er seine Astronomie in einer höheren Meta-Physik verankerte: Die Harmonie der himmlischen Bewegungen galt ihm als Ausdruck eines Seelenlebens im gesamten Himmelsgeschehen, wobei der Astronom den Wegen und dem Wesen des Schöpfergottes nachspürt. So verstand Kepler sein Werk als Hymnus auf Gottes Schöpfung, als Lobpreis des Schöpfergottes.
Wie alle Schriften Keplers besticht auch sein Hauptwerk durch Sauberkeit der Darstellung, Klarheit der Sprache und Beweisführung und durch die innere Lebendigkeit, ja die verborgene Leidenschaft des Forschers selbst im "trockensten" Gegenstand.
