Γεννήθηκε στο Weil και πέθανε στο Regensburg. Αρχικά επιθυμούσε να σπουδάσει Θεολογία, σπούδασε όμως θετικές επιστήμες στο Τύμπινγκεν (Γερμανία) και το 1594 άρχισε να διδάσκει ως καθηγητής Μαθηματικά στο Γκρατς (Αυστρία). Το 1596 δημοσίευσε το πρώτο κοσμολογικό βιβλίο του «Mysterium Cosmographicum», με το οποίο θεμελιώνεται η υπόθεση του Κοπέρνικου για το ηλιοκεντρικό πλανητικό σύστημα. Το 1600 μετακομίζει ο Κέπλερ στην Πράγα, όπου συνεργάζεται με τον Μπράχε και μετά το θάνατο του τελευταίου το 1601, παίρνει τη θέση του ως αυλικός αστρονόμος του αυτοκράτορα Ροδόλφου Β'.

Χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα μετρήσεων του Μπράχε κατέληξε ο Κέπλερ το 1605 στο εντυπωσιακό συμπέρασμα ότι η τροχιά του 'Αρη δεν ήταν κυκλική αλλά ελλειπτική. Με τους τρεις νόμους που πήραν αργότερα το όνομά του και δημοσιεύτηκαν το 1609 στο βιβλίο «Astronomia nova» και το 1619 στο βιβλίο  «Harmonia mundi» εισήγαγε ο Κέπλερ την Ουράνια Μηχανική, δηλαδή την επιστήμη που περιγράφει τους νόμους κινήσεως των πλανητών γύρω από τον ήλιο (γραφική παράσταση της NASA δεξιά). Αλλά και στην Οπτική προσέφερε ο Κέπλερ σημαντικά, διατυπώνοντας θεωρίες για τους οπτικούς φακούς και το τηλεσκόπιο με δύο κυρτούς φακούς. Μετά το θάνατο τού αυτοκράτορα Ροδόλφου επεξεργάστηκε ο Κέπλερ μία εκτεταμένη «Πραγματεία για την Αστρονομία τού Κοπέρνικου» (1618-22), παρότι το βιβλίο του Κοπέρνικου είχε τεθεί από το 1616 στη λίστα των απαγορευμένων της καθολικής εκκλησίας και το 1627 δημοσίευσε τους λεγόμενους «Ροδόλφιους πίνακες», οι οποίοι αντικατέστησαν ουσιαστικά μετά από περίπου 1.500 χρόνια και για περίπου 200 χρόνια τους άτλαντες του Πτολεμαίου.