După Tych Brah, astronomul polonez Johannes Hevelius (1611-1687) a fost în mare parte responsabil pentru dezvoltarea astronomiei observaționale. În special, el a descris în detaliu formele și detaliile suprafeței lunare în lucrarea Selenography (1647). În 1654-1668, a publicat o prezentare cuprinzătoare a observărilor de comete până în prezent și a exprimat opinia că cometele se mișcă pe orbite parabolice; a întocmit un catalog al pozițiilor exacte ale 1564 de stele (publicat după moartea sa în 1690). Un alt astronom polonez, Stanislaw Lubieniecki (1623-1675), a publicat o lucrare foarte detaliată despre comete, Theatrum Cometicum (1667), în care a adunat toate datele disponibile despre descoperirile a 415 comete din 2312 î.Hr. l. până în 1665.
Printre primii astronomi proeminenți după ce Galileo a început să folosească telescoapele pentru observații astronomice s-au numărat: Simon Marius (1573-1624), care independent de Galileo a descoperit lunile lui Jupiter și în 1612 Marea Nebuloasă din Andromeda; Christoph Scheiner (1573-1650), care, independent de Galileo, a descoperit petele solare în 1611 și, după mulți ani de observație, a scris prima lucrare sistematică a lui Rosa Ursin (1631), deși interpretarea sa asupra petelor solare a fost incorectă; Johann Baptist Cysat (Cysatus, 1586-1657), care a descoperit Marea Nebuloasă în Orion în 1619; Nicolas-Claude Fabri de Peiresc (1580-1637), care a publicat prima hartă a Lunii (1636).
Producția de noi telescoape puternice și instrumente de măsurare de înaltă calitate a fost de o importanță fundamentală pentru dezvoltarea în continuare a astronomiei. Îmbunătățirea telescoapelor astronomice a fost decisiv influențată de descoperirea legii refracției razelor de lumină la interfața a două medii optice. El a fost atins în 1937 de René Descartes (1596-1650), un mare susținător al sistemului heliocentric al lui Copernic. Primul micrometru cu fibre (situat în ocularul telescopului), care a făcut posibilă măsurarea pozițiilor cu o precizie de 1 "(până atunci 1 '), a fost construit de William Gascoigni (1612-1644). Pe baza observațiilor optice, Isaac Newton (1643-1727) a realizat primul telescop cu oglindă de tip Newton (1668), iar în 1674 Robert Hooke (1635-1703) a construit un telescop cu oglindă de tip nou conform schemei proiectate de James Gregory 1675) în cartea sa Optica promota (1661) Astronomul danez Olaf Christensen Römer (1644-1710) a inventat pasajul (1689).
secole, au început să fie înființate observatoare mari și bine echipate: la Paris (1667), la Greenwich (1675), puțin mai târziu la Copenhaga și Berlin.