作为皇家数学家，约翰内斯·开普勒的主要职责是向皇帝鲁道夫二世提供占星术方面的建议。尽管开普勒对同时代占星家对未来或特定神学事件进行准确预言的努力持怀疑态度，但他在图宾根大学求学期间就已经展示出极高的占星水平，深受朋友、家人和赞助人的欢迎。在布拉格，开普勒不仅为盟国和外国领导人占星，还经常在皇帝遇到政治麻烦时提供咨询建议。鲁道夫二世对许多宫廷学者的工作有着积极的兴趣，尤其是对炼金术士的研究，他也密切关注开普勒在物理天文学方面的工作。
鲁道夫二世是一位对科学和艺术充满热情的皇帝，他的宫廷聚集了许多当时最杰出的学者和艺术家。尽管布拉格正式认可的宗教教义是天主教和主稳健派，但开普勒凭借他在宫廷的地位，可以自由地信仰路德教而不受阻碍。这一点对开普勒来说非常重要，因为他的宗教信仰一直是他生活中的一个重要部分。
尽管皇帝名义上为开普勒及其家庭提供了丰厚的收入，但由于皇家国库开支过度，实际获得足够的资金以应对经济负担仍然需要不断争取。这部分经济困难对开普勒的家庭生活造成了很大的影响。他和妻子芭芭拉的关系并不总是和睦的，家庭生活中经常出现争吵和疾病。芭芭拉的健康状况一直不佳，加上孩子们的频繁生病，使开普勒在家庭和工作之间倍感压力。
然而，宫廷生活也为开普勒带来了许多宝贵的机会。他有机会与其他着名学者接触，这些学者包括约翰内斯·马修斯·瓦克·瓦克亨菲尔斯（Johannes Matth?us Wackher von Wackhenfels）、乔斯特·伯奇（Jost Bürgi）、大卫·法布里希斯（David Fabricius）、马丁·巴查杰克（M. Bachazek）以及约翰内斯·布伦格（Johannes Brengger）。这些学者的交流和合作极大地促进了开普勒的天文学研究。
例如，乔斯特·伯奇是一位杰出的数学家和钟表制造者，他发明了对数尺，这为开普勒的计算工作提供了极大的便利。大卫·法布里希斯是一位天文学家，他发现了米哈伊尔星（Mira），并与开普勒保持密切的通信，分享观测数据。马丁·巴查杰克和约翰内斯·布伦格也在不同的领域对开普勒的研究给予了支持和帮助。
在这样的环境中，开普勒的天文学工作进展迅速。1609年，他发表了《新天文学》（Astronomia Nova），在这本书中提出了行星运动的第一定律（轨道定律）和第二定律（面积定律）。他指出，行星绕太阳运动的轨道是椭圆形的，太阳位于椭圆的一个焦点上；行星在轨道上运动时，连接行星和太阳的直线在相等的时间内扫过的面积相等。这两条定律彻底改变了人们对行星运动的理解，为后来的科学研究奠定了基础。
1619年，开普勒在《宇宙谐和论》（Harmonices Mundi）中发表了行星运动的第三定律（周期定律）。他指出，行星公转周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比。这一定律不仅适用于太阳系内的行星，还适用于其他天体系统，如行星-卫星系统和双星系统。开普勒的这三大定律最终使他赢得了“天空立法者”的美誉。
此外，开普勒在光学和数学领域也做出了重要贡献。1604年，他发表了《光学》（Astronomiae Pars Optica），在这本书中，他详细研究了光线的传播和折射规律，提出了透镜成像的原理，为现代光学的发展奠定了基础。他还发明了一种改进的望远镜，被称为“开普勒望远镜”，这种望远镜使用两个凸透镜，比伽利略望远镜具有更大的放大倍数和更宽的视野。
六、家庭不幸
1611年，布拉格的政治与宗教紧张关系达到了白热化的程度。皇帝鲁道夫二世的健康状况也在衰退，被他的弟弟马蒂亚斯逼迫退位，失去了波西米亚王国国王的职位。在这种动荡的局势中，鲁道夫二世和马蒂亚斯都寻求开普勒的占星术建议。开普勒利用这个机会向他们提出了和解的政治建议，尽管这些建议与星象关系不大，主要是劝阻双方采取激烈行动的一般陈述。然而，很明显，开普勒在马蒂亚斯宫廷的前景已经变得黯淡。
与此同时，开普勒的家庭也遭受了一系列不幸。1611年，他的妻子芭芭拉感染了匈牙利斑疹热，病情突然发作。当芭芭拉正在康复时，开普勒的三个孩子都患了天花。其中，年仅6岁的儿子弗里德里希最终夭折，这对开普勒和芭芭拉来说是一个巨大的打击。面对家庭的悲痛和个人前途的不确定，开普勒开始寻找新的出路。他写信给纽伦堡和帕多瓦的潜在赞助人，希望能够找到更好的工作机会。
图宾根大学担心开普勒已经接触了违反《奥格斯堡信纲》与《协同信条》的加尔文主义异端学说，因此阻止他回归。而帕多瓦大学在即将去世的伽利略的推荐下，希望开普勒能够填补数学教授职位的空缺。然而，开普勒不愿意让他的家庭离开德国的领土，因此他选择了奥地利的林茨，确定在这里担任教师和教区数学家。
然而，芭芭拉的病情再次复发。当开普勒回到家中时，芭芭拉的病情已经非常严重，不久后便去世了。
七、皇帝马蒂亚斯的重新聘用
开普勒推迟了搬到林茨的计划，继续留在布拉格直到鲁道夫二世于1612年初去世。同时遭遇了政治剧变、宗教紧张以及家庭悲剧（以及关于他妻子财产的法律纠纷），开普勒无法继续做研究。所以他将他的书信及早期的作品拼凑成了一份编年手稿《编年 纪选集》（Eclogae Chronicae）。在马蒂亚斯继任神圣罗马帝国皇帝之后，马蒂亚斯重新确认了开普勒皇家数学家的职位（及薪奉）并允许他搬到林茨。
八、林茨的开普勒雕像
在林茨，开普勒的主要职责是在教区学校任教并提供占星术和天文学服务。在那里的头些年，相比在布拉格的生活，他的经济条件更宽松，宗教更自由，虽然鉴于他神学上的顾虑，路德会教堂禁止他参加圣餐。公元1613年，他在林茨发表的第一部作品为《德维罗纪元》，该作品对耶稣诞生的年份进行了进一步的阐释。他还参加审议，确定是否将教宗格列高利十三世（Pope Gregory XIII）的改革历法引入德国的新教徒地区。同年，他还写了影响巨大的数学着作《求酒桶体积之新法》（Nova stereometria doliorum vinariorum）。该着作发表于1615年，介绍了测量容器容积的方法，如酒桶 [3]。
九、第二段婚姻
1613年10月30日，开普勒娶了24岁的苏珊娜·罗伊特林格（Susanna Reuttinger）。在其第一任妻子芭芭拉死后，开普勒在两年间已经考虑了11个不同的对象（做决定的过程后来成了婚姻问题） [13]。他最终回过头来选择了罗伊特林格（第五个对象）。开普勒曾写道，“她用爱、谦逊的忠诚、节俭持家、勤劳及给继子们的爱俘获了我”。他这段婚姻的前三个孩子格丽塔·里贾纳（Margareta Regina）、凯塔琳娜与西博尔德（Sebald）在童年时代就夭折了。另外三个孩子存活下来并长大成人：克尔杜拉（Cordula，生于1621年）、弗里德曼（Fridmar，生于1623年）、希尔伯特（Hildebert，生于1625年）。根据开普勒传记的作者，开普勒这段婚姻比第一段幸福 [3]。
十、经济纠纷及母亲的巫审案
1615年，一个与开普勒的弟弟克利斯朵夫（Christoph）产生经济纠纷、名叫厄休拉·莱因戈尔德（Ursula Reingold）的女子，声称开普勒的母亲卡塔琳娜用一种邪恶的饮料致使她生病。之后，争吵升级。1617年，卡塔琳娜被控施行巫术，女巫审判在该时期的中欧非常普遍。从1620年8月开始，她被囚禁了14个月。1621年10月，她被释放，一部分原因是开普勒所进行的广泛的法律辩护。原告没有证据，只有谣言。卡塔琳娜遭受了言语恫吓（形象描述等待她的、施予女巫的折磨），以最终逼迫她认罪。在这次审判期间，开普勒推迟了他的其它工作，转而专注于他的“和谐理论”，并在1619年发表了他的作品《世界的和谐》。 [3]
十一、不成功的历法
作为《鲁道夫星表》及其相关星表的副产品，开普勒发表了天文历法，这套历法非常受欢迎，并抵消了他创作其它作品的费用，特别是当皇家国库的资助被中止后。根据他的历法，1617年-1624年间的6年中，开普勒预测了行星位置和天气以及政治事件，后者经常非常准确，得益于他敏锐的掌握了那个时期政治与神学的紧张关系。然而到1624年，紧张关系的升级以及预言的不准确意味着给开普勒自身带来的政治麻烦，他最后的历法在格拉茨被公开烧毁。 [3]
十二、三十年战争与晚年
神圣罗马帝国皇帝马蒂亚斯（1612年～1619年在位）企图在波希米亚（今捷克）恢复天主教，指定斐迪南二世为波希米亚国王。斐迪南二世下令禁止布拉格新教徒的宗教活动，拆毁其教堂，并宣布参加新教集会者为暴民。1618年5月23日，武装暴徒冲进王宫，把皇帝的钦差从窗口抛入壕沟，史称“掷出窗外事件”，三十年战争正式开始。1628年，随着皇帝斐迪南二世（Ferdinand II）的军队在华伦斯坦将军的指挥下获得军事上的胜利，开普勒成为华伦斯坦的官方顾问。虽然本质上不是将军府的占星家，但是开普勒为华伦斯坦的占星家们提供天文学计算，并偶尔为华伦斯坦本人撰写天宫图。在他生命的最后几年，开普勒花了很多时间旅行，从布拉格皇宫到林茨，从乌尔姆到萨根临时的家，以及最后到雷根斯堡。到雷根斯堡不久以后，开普勒就患病了。他于1630年11月15日去世，并安葬在那里，之后墓地被瑞典军队毁坏。