Hij formuleerde drie wetten van planetaire beweging op basis van de gedetailleerde observaties van Tycho Brahe:

1. wet van ellipsen: Planeten draait de zon in elliptische paden, met de zon op één focus van de ellips.

2. Law of Areas: Een lijnsegment dat een planeet aan de zon vaart, veegt gelijke gebieden uit in gelijke tijdstippen van tijd.

3. Periodenwet: Het kwadraat van de orbitale periode van een planeet is evenredig met de kubus van de semi-major-as van zijn baan.

Deze wetten brachten een revolutie teweeg in ons begrip van het zonnestelsel en legden de basis voor de wet van Newton van universele zwaartekracht.