Dòng nghiên cứu mở rộng đúc kết trong Astronomia nova (Một Thiên văn học mới)-bao gồm hai định luật đầu về chuyển động hành tinh-bắt đầu với phân tích, dưới sự chỉ dẫn của Tycho, về quỹ đạo Sao Hỏa. Kepler tính toán lại nhiều phép xấp xỉ khác nhau về quỹ đạo Sao Hỏa sử dụng một đẳng thước (công cụ toán học mà Copernicus phê phán và loại bỏ khỏi công trình của ông), cuối cùng tạo nên một mô hình nhìn chung phù hợp với quan sát của Tycho trong sai số đo đạc trung bình khoảng 2 phút. Nhưng ông cảm thấy chưa hài lòng với kết quả phức tạp và vẫn ít nhiều không khớp này; ở một số điểm mô hình chênh lệch với dữ liệu tới 8 phút. Hàng loạt các phương pháp thiên văn toán học truyền thống không đáp ứng được ông, và Kepler bắt đầu thử quy hồi một quỹ đạo hình trứng với dữ liệu.