开普勒在林茨教学期间，依然没有放弃对天文学的探索。虽然他已经取得了伟大的成就，但是，他感到还没有揭示出各行星运动之间的联系。
他常思考这样一个问题：每颗行星既然已有各自的椭圆轨道和速率，那么，能不能找到一个适合所有行星的总体模式呢？
于是，开普勒着手探求行星公转周期跟它们与太阳之间距离的关系。对于火星等6颗行星的轨道半径和运行周期，开普勒是十分熟悉的，但它们之间有没有内在联系呢？谁也
没有理由说应该存在这种或那种联系。然而，开普勒确信，在研究各种可能性时，或许能找出某种联系整个
太阳系的简单法则。又是一次艰苦而漫长的探索。经过无数次的计算和检验之后，开普勒在前两个定律发表9年后，总结出行星运动第三定律，即行星运动的周期定律。
表中诸行星的数据都是以地球为标准的。地球绕日公转一周（i）为一年，与太阳的平均距离（D）算作一个单位，其余诸行星有关T和D的数值均以此标准折算。
表中属于第谷留给开普勒的资料只是前两行内的数据，这些数据看起来十分凌乱、没有什么规律可循。可是，开普勒经过9年的艰苦探索和计算，最后才解开这个谜底：T2=T3。即行星公转周期的平方等于它们轨道长轴的立方。这一定律被称为开普勒第三定律。
在1619年出版的《宇宙和谐论》中，开普勒发表了他的第三定律。
开普勒的一生大部分时间是在逆境中度过的。当他耗尽心血，发现第三定律时，情不自禁地写道：
“这正是我十六年前就强烈希望探求的东西。我就是为了这个目的而同第谷合作的……现在大势已定！书已经写成了，是现在被人读还是后代有人读，对于我是无所谓了。
也许这本书要等上一百年，要知道，大自然也等了观察者六千年呢！”
可见开普勒在完成他的力作时，心情是何等的豁达。他和他的书都在充满希望地等待着。
开普勒第三定律，揭示了行星运转周期与轨道大小的相互关系。他在解释其中的原因时说，行星与太阳之间存在着相互作用力。其作用力的大小取决于二者之间的距离长短，其关系是成反比的。即距离越短作用力越大，距离越长其作用力越小。
这一观点，使开普勒更加接近万有引力定律。后来牛顿在开普勒第三定律等研究成果的基础上，推导出引力平方反比定律和万有引力定律。这些定律是经典天文学的主要基础。
18世纪著名哲学家里格尔称开普勒为经典天文学的奠基人。开普勒还被后人誉为“天空立法者”。
对于开普勒行星运动三定律的发现，如果仅将其视为天文学理论发展的一个里程碑是不够的，它在哲学和意识形态领域里的重要意义并不亚于它的天文学意义。
千百年来，神学体系一直统治着欧洲，它贬低人性，扼杀科学发现，让科学充当了神学的奴仆。
近代科学革命的先驱者们公开向神学宣战，欲战而胜之，取而代之，但手中却缺少必要的科学真理，仍然是无济于事的。
开普勒的伟大发现，与宗教神学大相径庭，是对神学教条的有力否定，推动了唯物主义世界观的发展，同时也为人类的理性最终战胜宗教神学提供了必不可少的武器和力量。
开普勒无愧于他的时代，他不仅在天文学方面总结出3条重要的定律，而且还在数学和光学方面取得了令人瞩目的成就，直到今天，他的发现还在发挥着重要的作用。
