徐光启对待修历的工作态度十分感人。当时他已是年近七旬的老翁，且又体弱多病，可对科学事业仍一丝不苟。每次观测，他总要登上观象台，亲自操作仪器或进行指导。1630年(崇祯三年)12月31日，他登台安排观测事宜，不慎失足坠落，腰膝受伤，很长时间难以行走。1632年(崇祯五年)5月4日月食，他不顾七十高龄，仍于夜间率领钦天监官员和历局人员一同登台，守候在仪器旁进行观测。当年6月，他以礼部尚书兼东阁大学士入阁办事，白天处理完繁忙的公事；入夜回到寓所，仍秉烛奋笔，审订新编成的历书草稿。1633年11月7日是他生命的最后一日，他念念不忘修历之事，再次上疏崇祯皇帝，推荐李天经接替历局事务。他身居高位，操守清介。死后囊无余资，官邸萧然，除却几件旧衣服，留下的只有一生着述的书稿。
《崇祯历书》虽非最后完成于徐光启之手，可他对于新历的贡献是其他人无法比拟的。这部凝聚了徐光启半世心血的天文学巨着，在他去世后的第二年(1635年，崇祯八年)全部告竣。全书洋洋一百三十七卷，先后分五次进呈。其中徐光启本人进呈三次，李天经进呈二次，李天经进呈的也多是经徐光启定稿和审改过的。《崇祯历书》是在明末中西文化交流新高潮的背景下完成的，是中外学者共同努力的智慧结晶。它不仅对传统天文学作了一个总结，有了新的发展，而且大量吸收了欧洲天文学的先进成果。它的问世，标志着我国传统天文学开始走上世界近代天文学发展的轨道。
与传统天文学比较，《崇祯历书》有许多新的改革和进步。它的主要成就反映在下述几个方面：引入了明确的地圆观念和地球经纬度的科学概念。这不但对破除旧有的天圆地方观念有着重要的意义，而且也大大提高了推算日食的精度；认为各种天体与地球的距离不等，并且给出各种天体距地的具体数值，用于计算它们的行度；引入了蒙气差校正，有助于提高观测精度；引入了几何学和三角学的计算方法，简化了计算程序，提供了准确的计算公式，扩大了解题的范围；提出了日月有高卑行度。日月在本天行度外还有循小轮运动，有距地远近的变化，应当根据这种变化精确计算日月的近地点和远地点；引入了新的岁差观念，即恒星有本行，以黄极为极；采纳了小轮体系和椭圆体系，用几何运动的假设解释了天体顺、逆、留、合、迟、疾等天文现象；确定五星绕日运动，其运动方位是受太阳运动的速度变化而变化的；引进了一套完全不同于传统天文学的度量制度。包括分圆周为360度，一日为96刻，60进位制，黄赤道坐标制等。这些重要变化，表明《崇祯历书》带来了中国天文学的一场深刻变革，对清初天文学的繁荣产生了积极的影响。
不幸的是，《崇祯历书》没能够立即颁行。曾被徐光启批评过的满城布衣魏文魁，利用徐光启去世的机会上言崇祯，攻击新历。崇祯命魏文魁另外组织东局，仍用传统的天文学理论制历与新法一试高低。待到崇祯皇帝认识到西法确实精密，欲颁诏实行时，明朝已临近灭亡。入清以后，曾参与修历的传教士汤若望把《崇祯历书》加以删改，上呈清廷，易名《西洋历法新书》，由清王朝颁行全国。
农政鸿篇，福泽后人
徐光启勤奋治学，学识渊博，对科学的贡献是多方面的。然而真正使他名垂青史的，还是那部里程碑式的农学巨着《农政全书》。《农政全书》是继汉代《泛胜之书》、宋代陈旉《农书》、元代王祯《农书》之后一部农业科学的百科全书，这部徐光启倾注了大量心血的鸿篇巨制，集中反映了他对农业和农学的巨大贡献，代表了我国古代农业科学发展的最高水平。
如前所述，徐光启自小生长在农家，一向关心农业生产，醉心农学试验，搜集了丰富的研究资料和试验数据，积累了大量的经验和心得。在徐光启的一生中，也陆续撰写了为数不少的农学着作，如《农遗杂疏》、《屯盐疏》、《种棉花法》、《北耕录》、《宜垦令》、《农辑》、《甘薯疏》、《吉贝疏》、《种竹图说》等等。这些书的产生，大都是作者针对一些农业生产上的具体问题有感而发，或就某种作物的种植提出意见。《农政全书》则是徐光启对古今中外农业生产和农学研究的利弊得失，结合自己的亲身经验，所作的全面总结。
《农政全书》的准确完稿时间已难详考，但大致可以判定初稿约完成于1625年(天启五年)到1628年(崇祯元年)间。徐光启生前，这部着作未能最后定稿，也没有最后定名为《农政全书》，只是被周围的人泛称为《农书》。此书的编纂历时颇久。还在徐光启是诸生的时候，他已经萌发了撰着大型农书的意愿，十分注意收集农事资料，经行万里，随事咨询。考中进士后，他长期供职于翰林院，研究条件和撰着条件均有改善，加上其后又有天津屯田的经历，大概已开始动手撰写，有得即书，渐积成帙。1619年(万历四十七年)他在写给座师焦竑的信中，曾经提到“《种艺书》未及加广”。《种艺书》很可能便是《农政全书》的原始稿本。1620年(泰昌元年)，徐光启襄理军务，主持练兵，然处处受制，难以施展抱负，遂愤然于次年10月告病辞职。不久，又遭阉党参劾，罢官闲住。家居期间，徐光启对《农政全书》的草稿系统地进行增广、批点、审订、编排等工夫。直到天启六、七年间，工作大致告一段落，初稿基本编成。徐光启对此书寄予莫大的希望。据他的学生陈子龙记述，他曾经在徐光启担任礼部尚书时前去拜谒，徐光启对他说：“所辑《农书》，若己不能行其言，当俟之知者。”临终之际，徐光启还惦念着这部书，叮嘱孙儿徐尔爵：“速缮成《农政全书》进呈，以毕吾志。”可惜他终未能亲眼看到这一巨着勒定出版。徐光启去世后两年，即崇祯八年，陈子龙在娄县南园读书时，从徐尔爵处借得原稿过录，并送应天巡抚张国维、松江知府方岳贡阅览。张、方商定付刻，建议由陈子龙负责整理。据陈子龙说，徐光启的原稿“杂采众家，兼出独见，有得即书，非有条贯。故有略而未详者，有重复未及删定者”。陈子龙在谢廷桢、张密、徐孚远、宋征璧等人和徐氏子孙的帮助下，草拟凡例，删削繁芜，拾遗补阙，润饰文字，编次分卷，最后正式定名为《农政全书》，于1639年(崇视十二年)秋在陈子龙的宅舍平露堂付梓刊印。
经陈子龙整理后的《农政全书》，比起原稿，“大约删者十之三，增者十之二”，共六十卷五十余万字，分为十二目。十二目的分类由徐光启本人创制，包括：《农本》；《田制》；《农事》；《水利》；《农器》；《树艺》；《蚕桑》；《蚕桑广类》；《种植》；《牧养》；《制造》；《荒政》。
《农政全书》的分类涵盖了国家的农业政策、农业生产的各种基本条件如土地、天时、水利和农具等，以及林、牧、渔、农产品加工和备荒、救荒措施的各个方面，既全面，又系统，在体系上远远优于我国古代的其他大型农书，而与三百多年后的现代农学范畴极为接近。我们由此可以窥见这位伟大科学家的匠心独运。从内容上看，《农政全书》大致由两大部分组成。一部分是摘引前人的文献资料，即陈子龙在凡例中所说的“杂采众家”，这占了该书的大部分篇幅；还有一部分是徐光启的个人撰述，即陈氏所谓“兼出独见”，大约有六万多字。无论哪一部分，字里行间，都体现了徐光启严格的科学精神和严谨的治学态度。
据统计，《农政全书》共征引了二百二十五种文献，此外，尚有部分未注明文献来源的不包括在内。徐光启一生勤奋，博览群书，“大而经纶康济之书，小而农桑琐屑之务，目不停览，手不停毫”，从汗牛充栋的古代典籍中挑选出大量的农学资料，加以梳理条贯，编排到《农政全书》中去。所引文献有先秦的，有汉至元各代的，也有大量明代着作。多则全书、全篇、全章录入，少则只摘引只言片语。内容既有有关农业典制和行政管理的，也有农业理论和技术方面的，还有的涉及到历史、地理以至名物训诂等方面。徐光启杂采众家，广征博引，并非不加区别的一概照录，而是根据严格的编选原则，仔细地进行甄选。对于古代典籍中的阴阳五行谶纬等封建思想，他尽量予以剔除，摒弃不用。如对《泛胜之书》和《齐民要术》中的厌胜术等迷信内容，《农政全书》一概不予摘录。元末的《田家五行》，徐光启也只是选择了有科学价值的气象谚语部分。陈旉、王祯的农书都辟有“祈报篇”，宣扬农业收成的丰歉取决于祈天是否虔诚。徐光启反对这种唯心论的说法，《农政全书》一反旧例，不再设“祈报篇”。就是对那些已经摘入的文献，他也并不盲从前人的成说，而是大胆鲜明地亮出自己的观点和主张。这主要反映在他写的批注里。这些批注或诠释，或补充，或引证，或记事，或总结，或评论得失，或触类旁通。这些文字大都不长，内涵却非常丰富，不一而足。另外，徐光启对采摘的文献，每每圈圈点点，并用不少的符号加以区别，也自有其用意。
当然，最能反映徐光启在农学研究中取得的突出成就的，还是应当首推他个人所写的那一部分文字。这些文字都是徐光启对自己多年农学研究和种植实践所作的概括和总结，处处闪耀着科学的光彩。徐光启通过对蝗虫生活史的深入研究，发现了蝗虫的生活规律，为治理蝗灾提供了科学依据。他本人曾亲自试种过甘薯、棉花、女贞、乌臼、稻、麦、油菜等农作物和经济作物，对它们的习性有切身的体验，积累了丰富的栽培经验，他写下的心得就要比其他农书更深刻，更有实际指导意义。他对垦田、用水、养白蜡虫、养鱼也都有独到深刻的见地，在近八十种作物(包括农作物、果树、蔬菜、经济树木)项下写有注文和专文。这位科学巨匠坚决反对风土说，提倡异地引种的革新探索精神早已是有口皆碑。其实他还遗留下许多真知灼见有待发掘整理。比如，是他首先注意到把作物的收获部分，从谷实扩大到包含茎秆等的作物整体，用现代术语说，就是从经济产量的概念发展到生物量的概念。稗的产量低，历代农书都只当作备荒作物，徐光启却认为，“稗秆一亩，可当稻秆二亩，其价亦当米一石”，对稗的利用价值从生物量的角度作出正确的估价。徐光启的“独见”，或以整卷、整篇、整段的面目出现，或散见于引文之中，堪称字字珠玑。清初大学者刘献廷赞叹说：“玄扈天人，其所述皆迥绝千古”，“人间或一引先生独得之言，则皆令人拍案叫绝”。
下面再对《农政全书》十二目的基本内容作个概略的介绍。
《农本》三卷。农本思想在我国源远流长，自然经济和自耕农的大量存在是它的客观基础。农本思想的核心是把农业看成国家最重要的经济部门和主要的财政来源，把农民当作主要的统治基础和人力资源。这一思想在春秋战国时代已经萌芽，到战国时得到了充分的发展。先秦诸子中的儒家、墨家、稷下学派、李悝、商鞅、韩非以及汉初的贾谊、晁错，都非常重视农业，坚持“农为政本”的主张。重农思想作为主导的经济思想，一直贯穿漫长的封建社会时期，到明清两朝没有根本的变化。素来抱有富国强兵理想的徐光启，继承了传统的重农思想，认为只有“务农贵粟”，才是国家的“根本之计”。“古之强兵者，上如周公、太公，下至管夷吾、商鞅，各能见功于世，彼未有不从农事起者”。基于这种认识，《农政全书》开卷即言农本。首半卷《经史典故》列举了《五经》和史书中重视农业生产的言论和史实；一卷半《诸家杂论》摘引了《管子》、《吕氏春秋》、《亢仓子》、《齐民要术》等书的有关章节；第三卷全文收录了明人冯应京的《国朝重农考》。这些都是为了证明以农为本在中国有悠久的历史和深厚的社会基础，提醒人们关注农业问题，抓好农业生产，为国家富强社会安定打下坚实的根基。然而与古代农本思想重本抑末不同，生当晚明的徐光启坚持重本却并不抑末，反而提倡发展工商业，反映了资本主义生产关系的萌芽的经济要求，使他的农本思想有鲜明的时代特征。
《田制》二卷。一卷是徐光启自作的《井田考》，对西周井田制的划分方法进行了细致的考证，其中对西周度量衡与明代度量衡换算方法的确定十分精彩。另一卷引录了王祯《农书》田制图说的全文。他认为，王祯作诗的水平要比农学的水平高，他的农学远远赶不上《农桑辑要》的编者苗好谦、畅师文等。
《农事》六卷。其中《营治》二卷介绍了《齐民要术》，陈旉、王祯两部《农书》和《农桑辑要》中关于垦殖、收种、播种、中耕、除草、灌溉种种农田管理措施。《开垦》二卷引用了诸葛升、汪应蛟、沈一贯、耿桔等人关于开荒垦田的文章，还录入了徐光启自己的《垦田疏》。徐光启有亲自垦荒的切身经历，对如何开辟荒芜土地变为良田，增加国家收入有精辟的见解。他在这里补写的两段文字，即移民垦荒时“主客”关系的处理和垦荒前的准备事项，对指导垦荒很有实际意义。另有《授时》、《占候》各一卷，分别采自旧典章旧农书和老农经验。
