Tycho taipas, et [[astronoomia]] ei saa enam areneda juhuslike vaatluste põhjal, vaid tarvis on süstemaatilisi hoolikaid vaatlusi, mida sooritatakse järjekindlalt igal ööl, kasutades nii täpseid instrumente kui võimalik. Ta täiustas olemasolevaid instrumente ja leiutas uusi ning valmistas oma instrumendid ise. Brahe [[paljas silm|palja silmaga]] [[kvadrant (astronoomia)|kvadrandi]] abil tehtud vaatlused määrasid [[planeet]]ide [[parallaks]]i ühe või kahe [[kaareminut]]i täpsusega. (Pärast Brahe surma läksid need vaatlustulemused Kepleri valdusse.)
Tycho oli väljapaistev teleskoobieelse astronoomilineaja vaatleja. Tema vaatlused [[kinnistäht]]ede ja [[planeet]]ide asendite kohta olid oma aja kohta enneolematult täpsed. Pärast tema surma õnnestus Kepleril vaatlusandmete põhjal [[Marss (planeet)|planeet Marsi]] asendite kohta avastada [[Kepleri seadused|planeetide liikumise seadused]], millestmis oli paljuoluliselt abitugevdasid [[Mikołaj Kopernik]]u [[heliotsentriline maailmasüsteem|heliotsentrilisele maailmasüsteemilemaailmasüsteemi]] positsiooni. Tycho ise ei olnud Koperniku pooldaja, vaid pakkus välja süsteemi ([[Tycho maailmasüsteem]]i), mille kohaselt [[Päike]] tiirleb ümber [[Maa (planeet)|Maa]], teised [[planeet|planeedid]] aga tiirlevad ümber Päikese. Seda süsteemi nimetataksepeetakse sageli kompromissiks, kuid nii geotsentrilises maailmasüsteemis kui ka Koperniku heliotsentrilises maailmasüsteemis olid planeedid kinnitatud "kristallsfääride" külge. Tycho teooria loobus kristallsfääridest. See oli märkimisväärneoluline samm, kui arvestada, et enne [[Isaac Newton]]it eipuudus olnud siis veel kasutusele võtnudarusaamine [[kaugmõjugravitatsioon]]ist mõistetja seega ka jõududest, mis planeetide liikumist kontrollisid. Selles suhtes oli Tycho universum palju revolutsioonilisem kui Koperniku oma. Piiratud matemaatiliste võimete tõttu ei suutnud ta oma süsteemi läbi arvutada.
Tycho teadis, et [[horisont|horisondi]] lähedal paistva taevakeha näiv [[nurkkõrgus]] on atmosfääri [[refraktsioon]]i tõttu suurem kui tegelik nurkkõrgus, ning koostas vastavad korreltsioonitabelidkorrektsioonitabelid.
