Dopo molti tentativi di pervenire a una teoria dei moti planetari che fosse in grado di render adeguatamente conto dei dati sul movimento dei pianeti raccolti dall'astronomo danese Tycho Brahe, Keplero decise di abbandonare l'ipotesi delle orbite circolari per adottare la forma ellittica.
Ne risultarono le famose tre leggi che portano il suo nome:

I Legge
Ogni pianeta si muove lungo un'orbita ellittica di cui il Sole occupa uno dei due fuochi.

II Legge
La retta (raggio vettore) che congiunge ciascun pianeta al Sole descrive aree uguali in tempi uguali.
Questo significa che ogni pianeta percorre più rapidamente i tratti di orbita che si trovano più vicini al Sole (perielio) rispetto a quelli più distanti (afelio). Quindi la velocità orbitale di un pianeta è massima quando si trova al perielio, poi decresce man mano che si allontana e diventa minima quando si trova all'afelio.

III Legge
Il quadrato del periodo di rivoluzione di ciascun pianeta è proporzionale al cubo della distanza del pianeta dal Sole.
In altre parole: il rapporto tra il quadrato del periodo di rivoluzione di un pianeta (T) e il cubo della distanza media (d) di un pianeta dal Sole è costante. Questa legge prevede che, via via che ci si allontana dal Sole, indipendentemente dalla massa del pianeta, il tempo per compiere una rivoluzione completa diviene sempre più grande. Pertanto Mercurio è il pianeta più veloce, mentre Plutone è il più lento.

Queste leggi furono inizialmente ricavate in maniera empirica a partire dai dati sperimentali, e solo con la teoria della gravitazione universale di Isaac Newton trovarono una sufficiente spiegazione teorica.
Il carattere rivoluzionario delle leggi di Keplero consiste nel fatto che, per la prima volta, una singola curva geometrica non combinata con altre curve (epicicli, eccentrici) è in grado di render conto con esattezza del movimento dei pianeti.

I suspected that electricity provided the attractive force that holds the Solar system together. However, year after year Coulombs law (same polarity equals repulsion) stopped me cold. One day I decided to test this "Law" by creating the Rene' Two Leaf Electroscope. By placing the same polarity and potentials on each plate, the plates repelled as per Coulomb's law. . However, the same polarity but different potential on the separate plates, attracted. ... I now suspect that all the bodies of this system must be at the same polarity but different potential and therefore all the bodies are attracted to the Sun and the respective Moons to their planets.