求学之路
开普勒出生在德国西南部符腾堡的一个贫苦家庭，他的童年可以说是凄惨至极。
开普勒从小就体弱多病，家境穷困，父母亲又时常吵架。他自出生便与祖父母同住，直到1576年，开普勒因患天花病的关系，才与父母移居雷昂贝格，入读当地的一间拉丁文学校，正式开始他的校园生活。虽然生活如此窘迫，可是开普勒从小便聪颖好学，立志要成为一名牧师。
少年时代的开普勒因为体弱多病而影响到他的学业成绩，使他比起其他小朋友需要付出多一倍的时间和心机才能够完成中学的课程。开普勒完全靠奖学金来完成教育，1589年他进入了杜宾根大学，主修哲学及神学，同时期更兼读数学及天文学。
发现三大定律
好学不倦的开普勒很努力学习和研究，终于在1593年毕业，并获硕士学位。一年之后，更受聘于奥地利的格拉茨大学，成为该校的数学系教授。
这个时候他对数学产生了极其浓厚的兴趣，他相信上帝是以数学法则来创造宇宙的，最后他决定不当牧师了，因为他觉得潜心研究行星运行的数学法则，当一名天文学家，同样可以侍奉上帝，同样可以奉献自己的才能。
当时哥白尼提出了地球绕太阳运转的假说，哥白尼认为行星绕着太阳的轨道是圆形的，开普勒花了几年的时间，细心计算行星的轨道，证明行星是沿着椭圆形的路线行进的。
在任教期间，开普勒潜心天文探索，并在1596年出版了《宇宙的神秘》一书。此书受到天文学家第谷的赏识。
1600年，开普勒移居布拉格，应邀为第谷做助手。
第谷逝世后，开普勒利用遗留的大量资料，利用几何曲线表示火星的运动，发现火星运动的轨迹不是圆，而是椭圆，并且，运行速度不匀。
1609年，开普勒在《新天文学》一书中，发表了著名的第一和第二定律。第一定律把太阳的位置精确标定在椭圆焦点上，各行星都在椭圆轨道上绕太阳运行。第二定律也叫“面积定律”，在形式上提示了行星与太阳的连线与等时间内扫过的面积相等，这在本质上阐明了行星离太阳近则快，远则慢的不匀速性。
1619年，开普勒在《宇宙和谐文化》一书中发表了第三定律，即行星绕太阳一周的时间的平方，等于椭圆长轴一半的立方。
开普勒的发现为人类科学事业的发展做出了巨大的贡献。
天文学上的贡献
1604年，开普勒发现蛇夫座附近一颗新星，即“开普勒新星”。
1611年他出版了近代望远镜理论著作《光学》。
1618～1620年他发表了《哥白尼天文学简论》一文。
1619～1620年他发表了《彗星论》一书，预言了太阳光辐射压力的存在。
1627年他出版的《鲁道夫星表》，直到18世纪一直被视为标准星表。
开普勒于1629年出版了《稀奇的1631年天象》一书，预言1631年11月7日将出现水星凌日现象，12月6日金星也将凌日。果然，在预报的日期，巴黎的加桑狄观测到水星通过日面，这是最早的水星凌日观测。由于金星凌日发生在夜间，因而当时的人们未能观测到开普勒的发现彻底清除了哥白尼学说中托勒密的思想残余，给哥白尼体系带来了严谨性和规律性。而开普勒关于天体运动的三大定律，则是无论自然界的星球，还是人造天体都必须遵循的规律。因此，它不仅为人类对宇宙天体的认识做出了贡献，也为现代宇宙航行奠定了理论基础。