Le tre leggi di Keplero, introdotte tra il 1608 ed il 1609, regolano il moto dei pianeti attorno al sole. Esse sono state ricavate in forma empirica, cioè analizzando direttamente le misurazioni; sarà poi Newton, grazie alle sue leggi del moto ed alla legge di gravitazione universale, a ricavarle con un formalismo matematico.
- Prima legge di Keplero
Le orbite dei pianeti sono ellissi ed il sole occupa uno dei due fuochi.
La distanza dei pianeti rispetto al sole è quindi variabile durante l'anno, anche se la differenza dei due assi dell'ellisse è molto piccola (dell'ordine, nel caso della Terra, di circa l'1,5% ). Il punto di massima distanza di un pianeta dal sole viene detto afelio, mentre quello di minima distanza viene chiamato perielio. Le orbite dei pianeti si sviluppano quindi su un piano, chiamato eclittica.
- Seconda legge di Keplero (legge delle aree)
Il segmento che unisce il pianeta al sole descrive aree uguali in tempi uguali.
Questo significa che la velocità areolare è costante, da cui ne deriva che il pianeta si muove più velocemente nei pressi del perielio rispetto a quando si trova all'afelio.
- Terza legge di Keplero (legge dei periodi)
Il quadrato del periodo orbitale di ogni pianeta è proporzionale al cubo del suo semiasse maggiore.
Quindi, più i pianeti si trovano lontano dal sole e più il loro periodo di rivoluzione è lungo.
Per concludere, queste leggi valgono nel caso in cui la massa del pianeta risulti trascurabile rispetto a quella del sole e nel caso in cui siano nulle le interazioni con gli altri pianeti. Nella realtà questa approssimazione non è del tutto rispettata, portando a leggere perturbazioni nella forma delle orbite.
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