在科學方麵，徐光啟雖以熱忱的態度接受了西洋科學中的“分擘解析”的幾何精神，而且有時由於對這種分析方法著迷到了幾近迷信、盲從的地步，認為中國科學中“大率與西術合者，靡弗與理合也；與西術謬者，靡弗與理謬也”。將是否與西方科學相符合視為真理之標準，但在其一生的科學實踐中，徐光啟也有獨立思考的創造精神。其子徐驥在《文定公行實》中稱徐光啟“於物無所好，惟好經濟，考古證今，廣谘博訊，遇一人輒問，至一地輒問，問則隨聞隨筆”，他曾親自在天津屯田，試驗種植或移植推廣多種農作物，《農政全書》正是在這種博聞和親身實踐的基礎上撰就的。在修改曆法的工作中，他雖然非常重視西方數學、天文學基礎理論的引進和介紹，同時也強調觀測的重要性。他實際上開啟了一代新型科學的先河，他在中國科學技術史上的地位和影響在某種程度上類似於培根在西方思想史、科學史上的地位和影響。雖然他並不是人類科學史上的培根式的人物，但他對中國科技史的意義實在是太重大了，其價值不可低估。確實，徐光啟等人的工作對以後的研究方法、學界空氣都產生過一定的影響，明清之際有很多思想家重視對天文曆算等實用科學的研究，或在科學成果的基礎上建構自己的思想體係，他們大概都受惠於徐光啟等人造就的一種學術氛圍。思想家梁啟超認為：“後此清朝一代學者，對於曆算學都有興趣，而且喜談經世致用之學，大概受利（瑪竇）徐（光啟）諸人影響不小。”這是很公允精當的論斷。
在科學研究中，徐光啟雖然曾經對西洋科學有過盲從，認為中國“雖失《十經》，如棄敝履矣！”即認為中國古代數學典籍《十部算經》的失傳，有如失去破草鞋一樣不足為惜，但他並不是一位完全數典忘祖的“逆子”，相反，他曾倡導在翻譯、介紹西洋科學的基礎上，進行會通中西的工作。例如，他認為《周髀九章》中也有勾股測量之法，但他認為自古迄今，沒有人能夠明確闡述此二法的原理或所以然之理，因此，他針對傳統中國數學中有法而不能言其立法之意的特點，在《勾股義》一書中力圖會通中法與西理。又如，他認識到中國古代數學或象數之學很重視數量關係，但對事物的空間形式及其關係則不夠注意。因此，他倡導以圖像思維彌補中國科學之不足。因為他認為“道有理數所不能秘者，非言弗直，有語言所不能詳者，非圖弗顯。”這些工作雖然都帶有補偏救弊的性質，但無疑也都是基於對中西科學的深刻了解所做的會通工作。
更為可貴的是，在共同的科學研究和實踐中，徐光啟和李之藻等人相互切磋，非常敏銳地引進一種與西方競爭的觀念。這種競爭觀念在當時是非常難得的，因為當時及以後兩個世紀中，華夏中心主義非常盛行。中國人普遍認為華夏文明就是世界文明，中國即天下。在這種思想牢籠中，決難產生與異域文明競爭的觀念，所謂競爭必須承認異質文明的存在及其在某些方麵有自己本土文明尚未達到的成就。因此，西方學者勒文森曾斷言：“名副其實的舊式中國文化主義者是沒有競爭觀念的”，因為“競爭觀念是國家主義的本質”，勒文森。而徐光啟生活的時代，近代式的國家觀念還是非常陌生的。可貴的是徐光啟、李之藻等人突破了華夏文化中心主義的禁錮。李之藻曾倡導“並蓄兼收”，“藉異己之物，以激發本來之真性，”並在借鑒西方學術成果的基礎上達到“終實相生”的文化上的創造性結果《天主教東傳文獻》。他還在天啟元年（1621）十月，向皇帝進獻“以夷攻夷”之策。徐光啟更抱有會通中西以求超勝西方的高遠之誌。他曾經寫道：“臣等愚心以為欲求超勝，必須會通”。“必若博求道藝之士，虛心揚榷，令彼（指西方）三千年增修漸進之業，我歲間拱受其成。”就是說，必須虛心向西方有識之士學習，將西方人三千年間積累的文明業績悉數吸收，在會通中西科學、文化成就的基礎上，全麵超過西方！這種博采眾長，以會通求超勝的宏大理想若能在一種持續的和平、開放的交流中得到自覺的實現，中國近代史的命運也許不至於那樣悲苦艱難。然而曆史不容假設，徐光啟與李之藻等人在實踐中鍛造的與西方競爭的先進觀念和具體策略在當時並未引起特別強烈的反響，這便注定了這些新進之士在中國曆史上的悲劇性。隻有當後來“存亡續絕”成為當務之急時，這種觀念才在近代愛國主義的救亡運動中以各種震撼人心的方式表現出它的強大生命力。
競爭觀念在當時的深刻性表明徐光啟是一位敏銳的先覺之士。他是一位能超越自己，善於而且敏於應付時局的科學家、思想家。現代無神論者盡可以拒斥、批判他的宗教信仰，但卻不能不珍視並研究他對待外來思想、科學的思想方法，以及博大的胸襟和所作出的具體貢獻。事實上，這位偉人的一些貢獻、思想觀念已經在近百年的中國史上閃耀著炫目的光芒。