約翰內斯・克卜勒出生於神聖羅馬帝國的一座小型帝國城鎮，父親為海因里希・克卜勒，母親為卡塔琳娜・古爾登曼。體弱多病與動盪的家庭生活磨練了他的自律，而早期教育則顯露出非凡的數學天賦。

在符騰堡的童年時期，他被帶去觀看一五七七年大彗星，這一現象引發廣泛討論並挑戰舊有的亞里斯多德式觀念。這場壯觀景象與後來的日月食共同點燃他對天穹物理實在的終身迷戀。

克卜勒進入阿德爾貝格修道院學校，接受嚴格的路德宗教育，拉丁文、邏輯與數學是核心課程。這條培養神職人員的學術管道，也訓練了他後來從事天文學所需的精確推理能力。

在蒂賓根大學期間，克卜勒研讀神學與數學，並向麥可・麥斯特林學習高階天文學。麥斯特林私下講授日心說，克卜勒的才能使他更加確信以太陽為中心的宇宙更符合幾何上的優雅。

克卜勒接受格拉茨路德宗學校的職位，擔任數學教師並兼任施蒂里亞的地方數學官。他製作曆書與占星預測，這是當時數學家的例行工作，同時也在私下追索更深層的宇宙學問題。

他出版《宇宙之奧秘》，提出已知行星間距可由層層套疊的柏拉圖立體與神聖幾何來解釋。雖然模型並不正確，但這是對日心說的大膽公開辯護，使他進入歐洲科學交流網絡。

克卜勒與寡婦芭芭拉・米勒結婚之際，內奧地利的新教與天主教當局衝突日益加劇。家庭責任與政治壓力使穩定研究更為艱難，但他仍持續寫作並與重要天文學家通信。

受第谷・布拉赫邀請，他前往合作，使用當時歐洲最精密的行星測量資料。兩人的合作並不融洽，但對火星資料的取得成為他建立新行星理論的關鍵經驗基礎。

第谷去世後，魯道夫二世任命克卜勒為皇室數學家，負責天文表與宮廷相關工作。他承接第谷的觀測遺產，也肩負將原始測量轉化為可預測天文學的義務。

克卜勒在布拉格仔細研究一六〇四年的耀眼新星，後世稱為克卜勒超新星。他記錄其變化並主張其位於恆星之間，削弱了「天界不變且完美」的傳統主張。

他以近乎偏執的投入處理第谷的火星觀測，結論是圓形軌道無法達到所需精度以符合資料。他發現火星沿橢圓運動且太陽位於一焦點，並提出行星在相等時間內掃過相等面積的定律。

在《新天文學》中，克卜勒以第谷・布拉赫的測量為根基，並以天體成因的物理觀點，提出行星運動前兩定律。書中嚴謹論證把幾何與觀測緊密相連，成為走向近代天體力學的轉捩點。

克卜勒在《屈光學》中說明透鏡如何成像，並描述後來稱為克卜勒式望遠鏡的光學原理。他的分析把天文學與視覺生理相連，提供工具與概念，為後來的儀器製作者與天文學家廣泛採用。

政治不穩與逐步走向三十年戰爭的危機迫使克卜勒遷居林茨。他在上奧地利任地方數學官，同時持續多年編製行星天文表與撰寫數學著作。

在恐懼與宗派暴力蔓延的氛圍下，卡塔琳娜・克卜勒被指控施行巫術，約翰內斯展開細緻的法律辯護。他撰寫論證、處理請願並周旋於地方法庭，最終促成母親在長期監禁後獲釋。

在《宇宙和諧》中，克卜勒追尋宇宙以數學和諧表達自身的理念，將音樂、幾何與天文學相互連結。他宣布第三定律，將公轉周期與距日遠近聯繫起來，這一簡潔比例具有巨大的預測力量。

克卜勒出版《魯道夫天文表》，這是一項重要的計算成就，使行星位置預報遠較舊表精確。它以第谷・布拉赫的資料與克卜勒定律為基礎，成為歐洲航海、曆法制定與天文預測不可或缺的工具。

克卜勒前往雷根斯堡協商長期拖欠的薪資並在三十年戰爭的艱困中尋求支持。他在當地染病去世，留下的成果後來使牛頓得以統一天體與地面物理學。