徐光启是我国著名的科学家、天文学家。他在天文学上的成就主要是主持历法的修订和《崇祯历书》的编译。
编制历法，在中国古代一直是件关系民生的大事，它"授民以时"，因此在历代王朝都受到很大的重视。由于中国古代历法大都主张以实测为基础，在立法编制上很重视与数学计算的关系，因此中国古代历法还是比较精确的。但是到了明末，由于各种原因，历法开始明显地呈现出落后的现象。
明代施行的《大统历》，从内容上说实际只是元代《授时历》的继续，时间一长，就出现严重不准的状况。从成化年间起就开始陆续有人建议修改历法，但建议者轻则遭到拒绝，重则被治罪，理由是"占法未可轻变"、"祖制不可改"。直到崇祯二年徐光启以精密的西法推算出五月的朔日食，礼部才意识到旧历的不准，于是奏请开设历局，改历工作才被通行，并命徐光启督修历法，但后来由于清朝的侵入而被搁置，改历工作在明代实际并未完成。
在天文历法上，徐光启分别介绍了古代托勒密和当代第谷的两种地心说，通过对中国和西方历法的融会贯通主持编译了《崇祯历书》。书中采用的是第谷体系。不过这个体系仍然把地球当作太阳系的中心，认为日、月和诸恒星都在围绕地球运动，而五星则作绕日运动。
此外，《崇祯历书》还包含有大地为球形的思想，叙述了大地经纬度的计算及球面三角法，指出了太阳近远地点和冬夏至点的区别，采用了蒙气差修正数值。