這一“發現”給開普勒帶來極大喜悅，他寫道：“我從這個發現所得到的極度喜悅是無法用語言來表達的。我不怕任何麻煩，我不辭辛勞、日以繼夜地進行計算，直到我能夠看到是否我的假設符合哥白尼的軌道，或者是否我的喜悅要落空。”
開普勒模型的數學關係縱然如此美妙，但若幹年後開普勒分析第穀的觀測數據、製定行星運行表時，它們卻毫無用處。開普勒就摒棄了它。
1598年奧地利暴發宗教衝突。天主教徒用凶殘的懲罰來恫嚇開普勒。他被迫離開奧地利，逃到匈牙利隱蔽起來。不久，他接到在布拉格路德福國王宮廷內任職的第穀的邀請，去協助整理觀測資料和編製新星表。開普勒欣然接受，1600年攜眷來到布拉格，任第穀的助手。
具有諷刺意味的是，這兩位學者，一個始終是哥白尼體係的反對者，另一個則是該體係的衷心擁護者。但他們畢竟撮合在一起了，並且戲劇般地成為天文學史上合作的光輝典範！
這是開普勒最快樂的時代，他不再為生活而發愁，專心從事天文學研究。
然而很不幸，他們相處沒有多久，第穀便於第二年（1601年）去世。開普勒遭到一次很沉重的打擊。這位被稱為“星學之王”的天文觀測家把他畢生積累的大量精確的觀測資料全部留給了開普勒。他生前曾多次告誡開普勒：一定要尊重觀測事實！
開普勒繼任第穀的工作，任務是編製一張同第穀記錄中的成千個數據相協調的行星運行表。雖然他得到“皇家數理家”的頭銜，但宮廷卻不發給他應得俸祿，他不得不再從事星相術來糊口。
第穀的觀測記錄到了開普勒手中，竟發揮意想不到的驚人作用，使開普勒的工作變得嚴肅起來。他發現自己的得意傑作——開普勒宇宙模型，在分析第穀的觀測數據、製訂行星運行表時毫無用處，不得不把它摒棄。不論是哥白尼體係、托勒密體係還是第穀體係，沒有一個能與第穀的精確觀測相符合。這就使他決心查明理論與觀測不一致的原因，全力揭開行星運動之謎。
為此，開普勒決定把天體空間當做實際空間來研究，用觀測手段探求行星的“真實”軌道。
巧奪天工
開普勒要解決兩方麵的問題：第一，用什麼方法測定行星（包括地球）運動的“真實”軌道，如同觀測者能從“天外”看行星繞太陽運行一樣；第二，分析行星運動遵循什麼樣的數學定律。
如今已很少有人想到，開普勒如何從行星的使人眼花繚亂的視行中推出它們的“真實”軌道？隻要想到人們永遠不可能看到行星的真實運動，而隻能從運動著的地球上看到它們在天空的什麼方向，就知道問題困難了。倘使行星所作的是簡單的勻速圓周運動，從地球上看去，還比較容易地察覺這種運動該是怎樣的；可是實際情形比這要複雜得多，而且地球本身同樣是以某種未知方式繞太陽運動。這就使問題變得無比複雜和困難了。
開普勒用一個絕妙方法把這種雜亂無章的現象理出一個完整清楚的頭緒來。他同哥白尼一樣，敏銳地領悟到，“要研究天，最好先懂得地”，他也把著眼點放在地球上，力圖先摸清地球本身的運動，然後再研究行星的運動。
但是這樣做的時候，並沒有排除行星存在的必要性。假如天空中隻有太陽和恒星而沒有別的行星存在，那要找出地球的“真實”軌道，還是辦不到的。因為在那種情形下，除了太陽的周年視行外，其他就沒有什麼東西可以從經驗上來確定。它雖然也能幫助我們確定地球繞太陽運行的方式，譬如地球向徑（日地連線）在一個相對恒星是靜止的平麵（黃道麵）上運動，這種運動的角速度在一年中呈現有規律的變化……。但是，光知道這些並沒有多大用處，關鍵是必須確定地球同太陽之間的距離在一年中是怎樣變化的？隻有當人們弄清這種變化後，才能確定地球軌道的真實形狀及它的運行方式。
其實，開普勒所用的方法就是普通的三角測量法。
在大地測量工作中，常常要測定那些由於某種自然障礙而無法直接到達的目標的距離。假定需要測定A地到對岸塔C的距離，因A、C兩地被大河阻隔，無法直接去測量這段距離的長度。為了解決這個困難，觀測者可在河的這岸另擇一點B，AB的距離是可以直接丈量的。這段經過選定的、已知其長度的線段AB，用測量學的術語來說，叫做“基線”。基線確定後，可在它的兩端用測角儀分別測定A、B兩角的大小。於是，在三角形ABC中，已知兩角大小和它們所夾的邊（基線）長，三角形的其他角和邊，就可以計算出來。