开普勒是一位学业成绩优异的学者。他在1588年获得文学学士学位，随后于1591年通过了文学硕士学位考试。
他本想成为一名路德教的牧师，因此在大学里继续学习神学。然而，他深受天文教授麦斯特林的影响，特别是哥白尼学说的传播，这使他对天文学和数学产生了极大的兴趣。在杰出的麦斯特林的指导下，他开始研究天文学，发现了旧的宇宙理论的错误，并坚定了他对哥白尼观点的支持。
1594年，开普勒的神学课程即将结束，这时奥地利格拉茨新教高级中学的数学教师去世，校方要求图宾根大学选派一名后继者。虽然开普勒的朋友们都建议他放弃神学，但校方却认为他不够虔诚，因此推荐他去格拉茨教数学和天文学。后来，他还教授了古典文学、修辞学和道德学。
在1596年，开普勒发表了他的第一本重要著作《宇宙的神秘》，其中明确主张哥白尼体系，并借鉴了毕达哥拉斯和柏拉图用数来解释宇宙构造的神秘主义理论。他从毕达哥拉斯和柏拉图时代起，就以为人所知的形体来安排了天体的数目、它们的比例和它们运动间的关系。
他的假设是土星、木星、火星、地球、金星和水星的轨道分别在大小不等的六个球的球面上，这六个球依次套切成正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体，太阳居于中心。尽管这种假设可能有些荒唐，但它促使开普勒去进一步寻找正确的宇宙构造理论。他将这本书寄给了一些科学名人，其中丹麦天文学家第谷·布拉赫虽然不同意书中的日心说，但十分佩服开普勒的数学知识和创造天才。伽利略也将他视为探索的同仁。
