Gràcies a les precises observacions de Ticho Brahe va poder veure que les òrbites dels planetes no eren circulars sinó elíptiques i que el Sol no estava al centre sinó a un focus (1a llei).
També es va adonar que la velocitat dels planetes era major en acostar-se al sol que en allunyar-se. O dit d’una altra manera els planetes tarden el mateix a recórer els arcs corresponents a la mateixa àrea (2a llei).
Aquests dos fets van permetre encaixar perfectament la teoria heliocèntrica amb les observacions astronòmiques descartant així les idees de Ptolomeu.
Finalment Kepler s’adonà (3a llei) que existia una proporcionalitat entre el temps que el planeta tardava a fer una volta completa al Sol (període) i la distància del planeta al sol. Era la següent:
i la conseqüència que té és que obliga a que els plantes més propers al Sol es moguin a més velocitat que els més llunyants.