第穀觀測的是一顆超新星，就是我國古代天文記錄中講的客星，它並不是新產生的星，而是一顆恒星。在正常的情況下，恒星的亮度是穩定的，是人們用肉眼看不見的，而在它發生爆發時，會釋放出大量的能量，因而亮度激增，突然在天空顯現了出來。第穀觀測的就是這樣一顆超新星。
對超新星的觀測，更加激發了第穀從事天文研究的極大興趣。他根據自己的觀測材料寫出了一部重要的著作《論新星》，這是世界上第一部詳細論述超新星爆發的著作。在世界天文學史上具有重要的意義。丹麥國王腓特立二世非常重視第穀的天文學研究工作，他不僅給了第穀優厚的薪俸，並且把丹麥首都哥本哈根附近的赫芬島贈給了第穀。還撥了一筆巨款為他修建了天文台。
腓特立二世給第穀·布拉赫修建的這座天文台是1576年完工的。這就是赫芬島上著名的烏拉尼期堡天文觀象台。它是全歐洲、也是全世界第一座近代意義上的天文台。由於這座天文台的建立，赫芬島成了活躍的天文學研究中心，許多著名學者從世界各地到這裏來訪問和學習。這座天文台對歐洲及全世界的天文事業的發展都起到了重大作用。
為了更好地開展天文學研究工作。第穀精心設計和製造了許多大型的、精密的天文觀測儀器。這些儀器有木製的，也有鐵製的和銅製的。其中最大的是一個直徑三十九英尺、精密度極高的象限儀。後人稱之為“第穀象限儀”。
第穀在赫芬島上前後工作了二十年，在天文學的觀測、記錄和研究方麵取得了突出的成就。由於他的觀測儀器的精度的提高和對大氣折射的效應進行了修正，使他的天文觀測的準確度遠遠超過了前人。第穀的天文觀測值比以前最好的觀測值要精確幾十倍到上百倍。他先後觀測了七百七十七顆恒星的位置。而且編製了一個誤差極小的星表。他詳細觀測、研究和記錄過月亮行星和彗星的運行情況，取得了大量精確、寶貴的天文觀測資料和準確的數據和記錄。他一生有許多新的天文發現，記錄了許多新的天文現象。其中許多成果在世界都是第一流的。然而在世界天文學史上，在第穀·布拉赫的所有的發現之中，天文學家們一致認為他一生最重要的發現是發現了名傳後世的最偉大的天文學家約翰·開普勒。
第穀在赫芬島上的工作前後長達二十年，這是他學術研究的黃金時代。但是在丹麥國王腓特立二世去世以後，第穀失去了支持者，也失去了經費來源，研究工作進行不下去了。就在這十分困難地時候，他接到了奧地利國王魯道夫的邀請遷居到奧地利，並設法將赫芬島上的儀器也運到了奧地利。
第穀在奧地利的工作由於沒有助手效率很低，正在為難之際，他收到了一本題名為《宇宙的奧秘》的書和一封熱情洋溢的信，寫信的是一個署名“約翰·開普勒”的德國青年。
約翰·開普勒的觀點在書中表達得很明確，他信仰的是哥白尼的日心說，而第穀則是托勒密地心體係的信奉者。盡管觀點不一致，但是第穀從他的信中和書中看到這是一個真正獻身於科學事業的、很難得的人才。於是，馬上複信讓開普勒到布拉格當他的助手。我們今天大學裏的研究生導師們很少有幾個能有第穀這樣的胸懷，觀點不一致的研究生堅決不收的占大多數。第穀這樣的教師是很少見的。據說有一次，因為開普勒那個好吃懶做的老婆的挑唆，開普勒和第穀吵翻了，但是，當開普勒認識了自己的錯誤以後，第穀立刻就原諒了他。
第穀·布拉赫盡管掌握了豐富、準確、完整的天文觀測數據，但是他用來進行天文觀測的體係卻是一個折衷的宇宙體係。在第穀的體係中，除地球以外，所有的行星都繞太陽運行，而太陽卻率領著眾行星繞地球運行，地球則是靜止不動的處於宇宙的中心。盡管第穀也了解哥白尼的體係，但是，他認為日心說的思想是違背聖經的，是不能接受的。因此他的觀測數據沒有發揮應有的作用。
約翰·開普勒認為：第穀是一個最大的富翁，然而卻不知道如何應用自己的財富。據說，第穀在自己臨終前才把觀測數據交給開普勒，而且表示開普勒隻能在地心說體係下使用這些數據。然而“一日無常萬事休”，第穀撒手西去，開普勒立即就把第穀精密的觀測數據同哥白尼的日心說體係結合到了一起。
第穀與開普勒1600年2月4日在布拉格的會見，是科學史上的重大事件之一，它標誌著近代自然科學的兩大基礎：經驗觀察和數學理論的結合。開普勒所信仰的哥白尼體係的數學原理與第穀·布拉赫精確的觀測數據的結合，終於使開普勒揭開了整個太陽係的秘密。