從內容上看，《農政全書》包括農政思想和農業技術兩大方麵。他主張用墾荒和開發水利的辦法來發展北方的農業生產，力圖從根本上改變南糧北運的局麵，從根本上革除漕運弊政。另外，他提出對災荒“預弭為上，有備為中，賑濟為下”，應以預防為主。在農業技術方麵，他破除了中國古代農學中的“唯風土論”思想，說明通過試驗可以使過去在某地被看作是不適宜的作物得到推廣種植。另外，他提高了南方的旱作技術，推廣甘薯種植，總結栽培經驗，總結蝗蟲災害的發生規律和治理蝗災的辦法。
徐光啟的農學著作除了《農政全書》以外，還有《吉貝疏》、《甘薯疏》、《農遺雜疏》等專業性論著。萬曆三十六年（1608），長江下遊大水，農業歉收。徐光啟聽說東南沿海有新引進的甘薯可充饑，於是決定在上海試種，但難以藏種越冬。在《甘薯疏》中，他提出了好幾種在長江流域甘薯藏種越冬的方法，並記述了用甘薯釀酒的方法。《吉貝疏》專門談棉花在我國的傳播和栽培。他寫這些書，都是為了在中國推廣這些作物。可惜這幾種專著都已失傳，所幸書中的基本要點都收集在《農政全書》中了。
徐光啟除了是一位出色的農學家，還是一位重要的天文曆法學家、數學家和軍事家。萬曆二十一年（1593），在韶州任教的徐光啟認識了郭居靜，這是他第一次和傳教士接觸。萬曆三十一年（1603），徐光啟在南京接受洗禮，加入天主教。時值西方耶穌會人士紛紛來華，經過長期試探，西方傳教士們認為通過傳播科學知識，可以達到更好宣傳宗教的目的。徐光啟則認為傳教士的學問“略有三種，大者修身事天，小者格物窮理，……而餘乃巫傳其小者”②，又認為“其教必可以補儒易佛，而其緒餘更有一種格物窮理之學”③，值得中國人借鑒。徐光啟向傳教士們學習科技知識，其中包括天文、曆法、數學等。萬曆三十四年，徐光啟與傳教士利馬竇合作翻譯古希臘數學家歐幾裏德的數學名著《幾何原本》的前六卷，又譯《測量法義》，開翻譯西方科學著作之先河。萬曆四十年（1612），又與傳教士熊三拔合譯《泰西水法》，介紹西洋各種水利機械及各種水利工程作法。除了翻譯《幾何原本》外，他在數學方麵的成就還包括對中國數學在明代落後的原因的研究以及對數學應用的廣泛性的論述。作為天文曆法學家，徐光啟的主要成就是主持曆法的修訂和編譯《崇禎曆書》。古代曆法是用來“授民以時”的，計算精確與否關係重大。明代先是實行《大統曆》，實際上是元代《授時曆》的繼續。天長日久，已有嚴重誤差。崇禎二年（1629），禮部奏請開設曆局，以徐光啟督修曆法，當時協助的既有中國人如李之藻，也有傳教士，如熊三拔、湯若望等。改曆工作雖然因明王朝的很快覆亡而沒有完成，但徐光啟在天文曆法方麵的成就仍可於《崇禎曆書》的編譯及他為改革曆法所寫的各種奏疏中窺見一二。
晚明積貧積弱，頗受倭寇及後金的侵擾，一貫視天下為己任的徐光啟自然也會把部分精力放在軍事科學技術的研究上。在“安邊禦虜”的思想指導下，他為國選兵、練兵，撰寫了諸如《選練百字訣》、《選練條格》、《練藝條格》、《束伍條格》、《形名條格》、《火攻要略》、《製火藥法》一係列條令和法典，供軍隊急用。
注釋
①明劉獻廷：《廣陽雜記》。
②《刻（幾何原本）序》。
③《（泰西水法）序》。