德国天文学家约翰内斯·开普勒（1571—1630）是哥白尼学说的支持者。他利用丹麦天文学家第谷·布拉赫（1546—1601）留给他的大量天文观测资料，经过严格的数学演算，发现火星位置的观测数据与按正圆轨道运行所得的计算结果相差0.133度，这0.133度带来了天文学发展史上的革命。开普勒不愧是一位伟大的科学家，他果断地抛弃了圆形轨道，指出天体绕太阳旋转时的轨道为椭圆形。1609年，他在《新天文学》一书中对这一思想予以总结，得出了行星运动第一定律和第二定律。即行星绕太阳的运动轨道是一个椭圆，太阳位于这个椭圆的一个焦点上，在同样时间内，行星和太阳之间的联线（矢经）在其轨道平面上扫过的面积相等。
1619年，开普勒又在《宇宙和谐论》中阐述了他对天文学的新贡献，提出了行星运动第三定律，即行星运动过程中，运动周期的平方与椭圆轨道半长轴的三次方成正比。值得提出的是，开普勒的行星运动三定律完成在牛顿力学建立之前。理论本身对天体力学的发展起了重大促进作用，同时也丰富和发展了哥白尼的日心地动说。开普勒也因此被称为“天空立法者”。