天文学
历法修订编制历法，为历代王朝所重视。 但是到了明末，却明显地呈现出落后的状态。一方面是由于此时西欧的天文学快速发展，另一方面则是明王朝禁研历法政策的结果。明沈德符《万历野获编》所说“国初学天文有历禁，习历者遣戍，造历者殊死”，指的就是此事。明代施行的《大统历》，是继元代《授时历》，日久天长，已严重不准。据《明史·历志》记载，自成化年间开始(1481)陆续有人建议修改历法，但建议者不是被治罪便是以“古法未可轻变”，“祖制不可改”为由遭拒。万历三十八年(1610年)十一月日食，司天监再次预报错误，朝廷决定由徐光启与传教士等共同译西法。供邢云路修改历法时参考，但不久又不了了之。直至崇祯二年五月朔日食，徐光启以西法推算最为精密，礼部奏请开设历局。以徐光启督修历法，改历工作终于走上正轨，但后来满清侵入中原，改历工作在明代实际并未完成。当时协助徐光启进行修改历法的中国人有李之藻、李天经等，外国传教士有龙华民、熊三拔等。 编纂《崇祯历书》
《崇祯历书》徐光启在天文历法方面的成就，主要集中于《崇祯历书》的编译和为改革历法所写的各种疏奏之中。在历书中，他引进了圆形地球的概念，明晰地介绍了地球经度和纬度的概念。他为中国天文界引进了星等的概念，根据第谷星表和中国传统星表，提供了第一个全天性星图，成为清代星表的基础，在计算方法上，徐光启引进了球面和平面三角学的准确公式，并首先作了视差、蒙气差和时差的订正。《崇祯历书》的编译，自明崇祯四年(1631年)起直至崇祯十一年(1638年)，始克完成。全书46种，137卷，分五次进呈。前三次乃是徐光启亲自进呈(23种，75卷)，后二次是徐光启死后由李天经进呈。其中第四次还是徐光启亲手订正(13种，30卷)，第五次则是徐氏“手订及半”最后由李天经完成的(10种，32卷)。 其他编译徐光启翻译古文，为其润色，校订实验。除《崇祯历书》全书的总编工作外。还亲自参加了《测天约说》《大测》《日缠历指》《测量全义》《日缠表》等书的具体编译工作。
数学数学应用徐光启在修改历法的疏奏中，详细论述了数学应用的广泛性。他一共提出了十个方面(“度数旁通十事”)，即：天文历法、水利工程、音律、兵器兵法及军事工程、会计理财、各种建筑工程、机械制造、舆地测量、医药、制造钟漏等计时器。说把数学应用的广泛性，讲述得十分完备。徐光启还曾建议开展这些方面的分科研究。[12] 译《几何原本》
《几何原本》徐光启在数学方面的最大贡献当推《几何原本》(前6卷)翻译。徐光启提出了实用的“度数之学”的思想，同时还撰写了《勾股义》和《测量异同》两书。“几何”名称的由来。在中国古代数学分科叫作“形学”。“几何”二字，在中文里原不是数学专有名词，而是个虚词，意思是“多少”。徐光启是首先把“几何”一词作为数学的专业名词来使用的，用它来称呼这门数学分科的。他所翻译的欧几里得的《几何原本》。直到20世纪初，中国废科举、兴学校，以《几何原本》内容为主要内容的初等几何学方才成为中等学校必修科目。《几何原本》的翻译，极大地影响了中国原有的数学学习和研究的习惯，改变了中国数学发展的方向，因而，这个过程是中国数学史上的一件大事。《几何原本》是由利玛窦(Matteo Ricci)和徐光启共同翻译，明万历三十四年(1606年)开始，万历三十五年(1607年)完成。
农学
《农政全书》徐光启一生关于农学方面的著作甚多，计有《农政全书》《甘薯疏》《农遗杂疏》《农书草稿》《泰西水法》等。徐光启对农书的著述与他对天文历法的著述相比，从卷帙来看，数量虽不那样多，但花费时间之长用功之勤，实皆有过之而无不及。 提倡农学引进番薯天启年间，徐光启遭魏忠贤排挤，告假回上海闲住，开始专门致力于他的农业研究。徐光启不仅研究了大量的农业资料，并且能够理论联系实际进行科学实验。甘薯最初是由国外引进中国的，起初只在福建沿海很少的一些地方种植。徐光启把它引进家乡种植，进行了多次试种，终于获得成功。在上海推广后，他又将甘薯的种植扩大到全国。编纂《农政全书》《农政全书》基本上囊括了中国古代汉族农业生产和人民生活的各个方面，而其中又贯穿着一个基本思想，即徐光启的治国治民的“农政”思想。明崇祯元年(1628年)，徐光启官复原职，此时农书完成初稿，但由于忙于负责修订历书，无暇顾及，直到死于任上。便由他的门人陈子龙等人负责修订，于崇祯十二年(1639年)，亦即徐光启死后的6年，刻板付印，并定名为《农政全书》。全书分为12目，共60卷，50余万字。12目中包括：农本3卷，田制2卷，农事6卷，水利9卷，农器4卷，树艺6卷，蚕桑4卷，蚕桑广类2卷，种植4卷，牧养1卷，制造1卷，荒政18卷。
军事军事思想徐光启认为农业为富国之本，正兵为强国之本，所以徐光启一贯重视军事科学技术的研究。徐光启便在《拟上安边御虏疏》中提出了“设置险阻、整顿车马、储备军事器械、打造将帅之才、训练戎卒、严格制度、赏罚分明”，但他认为这些都不过是“世俗之谈，国家的想法”。他御敌疏的中心内容则是“在这么多话中，有两句非常重要。一句是求精，一句是责实。一旦求精，就有深谋远虑的人互相学习，不随时间逝去;一旦责成事实，就会忠君爱国之士为国家考虑，十倍于贾谊也未尝不可。”“求精”和“责实”是徐光启军事思想的核心。
练兵