第谷理论
但是卡普勒发现这三种学说都不对，要知道开普勒在图宾根大学学习期间，他听到对日心学说所做的合乎逻辑的阐述，很快就相信了这一学说。但是看到哥白尼日心说不符合第谷的数据是，开普勒还是坚信了老师的观察数据是正确的。
后来开普勒在对火星轨道的研究中进行了 70 多次的尝试，最终计算出来的结果都和第谷的观测数据有8度的角度偏差，既然第谷的观测数据没有错，自己的计算也没有错，那么肯定是对匀速圆周运动的假定，导致了角度偏差。
最终，他发现问题的所在，第谷、拉格茨·哥白尼以及所有的经典天文学家一样，都认为天体的运动是最完美的，都假定行星轨道是由圆或复合圆组成的。天体的运动是最完美的、最和谐的匀速圆周运动。
哥白尼天体匀速圆周运动
开普勒得出了结论，实际上行星轨道不是圆形而是椭圆形，行星是沿着椭圆运动轨道运动。
第谷利用工具肉眼观星，火星位置黄经误差小于2分
在得出这样的结论之后，后来他又利用第谷的观察数据，绘制出了第一张精确的太阳系地图，得出了行星公转的速度不等恒以及地球是在不断运动的等结论。开普勒花费数月的时间来进行复杂而冗长的计算，以证实他的学说与第谷的观察相符合。
最终，他于1609年在他出版的《新天文学》科学杂志上发表了关于行星运动的两条定律，又于1618年，发现了第三条定律。开普勒三大定律的提出，彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系，完善并简化了哥白尼的日心说。
开普勒三大定律分别是开普勒第一定律，也称椭圆定律、轨道定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。
开普勒第一定律证明过程
后来，学者们把第一定律修改成为:所有行星(和彗星)的轨道都属于圆锥曲线，而太阳则在它们的-一个焦点上。
开普勒第二定律，也称等面积定律：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。表述如下：
