早年
明嘉靖四十一年(1562年)，生于南直隶松江府上海县法华汇（今上海市，为了纪念徐光启而改名为徐家汇)一个小商人的家里。当时的法华汇还不是城市而是乡村，四周都是种满庄稼的农田。徐光启小时候进学堂读书，就很留心观察周围的农事，对农业生产有着浓厚的兴趣。
青少年时代的徐光启，聪敏好学，活泼矫健，当时人们说他“章句、帖括、声律、书法均臻佳妙”，喜欢雪天登城，在龙华寺读书时喜登塔顶，“与鹊争处，俯而喜”。万历九年(1581)中秀才，“便以天下为己任。为文钩深抉奇，意义自畅”，他曾说道“文宜得气之先，造理之极，方足炳辉千古”。这是由神童到才子的形象。
二十岁考中秀才以后，他在家乡和广东、广西教书，白天给学生上课，晚上广泛阅读古代的农书，钻研农业生产技术。由于农业生产同天文历法、水利工程的关系非常密切，而天文历法、水利工程又离不开数学，他又进一步博览古代的天文历法、水利和数学著作。
万历九年中秀才后，因家境关系，徐光启开始在家乡教书。加之连年自然灾害，他参加举人考试又屡试不中，这期间，他备受辛苦。
接触近代科学
大约是在万历二十一年(1593)，徐光启受聘去韶州任教，二年后又转移至浔州。徐光启在韶州见到了传教士郭居静(L.Cattaneo)。这是徐光启与传教士的第一次接触。
在郭居静那儿，他第一次见到一幅世界地图，知道在中国之外竟有那么大的一个世界；又第一次听说地球是圆的，有个叫麦哲伦的西洋人乘船绕地球环行了一周；还第一次听说意大利科学家伽利略制造了天文望远镜，能清楚地观测天上星体的运行。所有这些，对他来说，都是闻所未闻的新鲜事。从此，他又开始接触西方近代的自然科学，知识更加丰富了。
明朝末年，满洲叛乱分子不时对明朝发动进攻，整个社会处在动荡不安的状态。徐光启富于爱国的热忱，他希望能够利用科学技术帮助国家富强起来，使天下的黎民过上“丰衣食，绝饥寒”的安定富裕的生活。
万历二十五年(1597)，徐光启由广西入京应试，本已落选，但却被主考官焦?(1540—1620)于落第卷中检出并拔置为第一名。现在看来，徐、焦二人都主张文章学问应该“益于德，利于行，济于事”，或许在经世致用思想上的一致，徐光启才被焦?赏识并被拔置第一的。但不久焦?被劾丢官，转年徐光启参加会试也未能考中进士。他便又回到家乡课馆教书。
在同郭居静交往的时候，徐光启听说到中国来传教的耶稣会会长利玛窦精通西洋的自然科学，就到处打听他的下落，想当面向他请教。1600年，他得到了利玛窦正在南京传教的消息，即专程前往南京拜访。
利玛窦是意大利人，原名叫玛太奥·利奇(Matteo Ricci, 1552-1610)。他从小勤奋好学，对数学、物理学、天文学、医学都很有造诣，而且擅长制作钟表、日晷（gui鬼，日晷是古代一种测定时间的仪器），善于绘制地图和雕刻。三十岁从神学院毕业，利玛窦被耶稣会派到中国来传教。他为了便于同中国人交往，刻苦学习中国的语言、文字和古代文化，换上中国的服装，按照中国的礼节和风俗习惯进行活动，还为自己取了利玛窦这样一个中国名字。
徐光启见到利玛窦，对他表示了仰慕之情，希望向他学习西方的自然科学。利玛窦看他是个读书人，也想向他学习中国古代的文化典籍，并热衷发展他为天主教徒，就同他交谈起来。他们从天文谈到地理，又谈到中国和西方的数学。临别的时候，利玛窦对徐光启学习西方自然科学的请求未置可否，却送给他两本宣传天主教的小册子。一本是《马可福音》，讲的是耶稣的故事，另一本是《天主实义》，是利玛窦用中文写的解释天主教义的书。（1603）万历三十一年。 经过三年的考虑，徐光启在南京接受洗礼，全家加入了天主教。后来徐光启一直是教会中最为得力的干将。
仕途
万历三十二年(1604)徐光启考中进士，开始步入仕途。徐光启20岁时中秀才，36岁中举人，考中进士时已是43岁，为科举功名共用去了23年时间。
徐光启在未中进士之前，曾长期辗转苦读，在破万卷书、行万里路之后，深知流行于明中叶以后的陆王心学，主张禅静顿悟、反对经世致用，实为误国害民。有人记述徐光启当时的变化说：“(他)尝学声律、工楷隶，及是悉弃去，(专)习天文、兵法、屯、盐、水利诸策，旁及工艺数学，务可施用于世者。”还有人记述说“公初筮仕入馆职，即身任天下，讲求治道，博极群书，要诸体用。诗赋书法，素所善也，既谓雕虫不足学，悉屏不为，专以神明治历律兵农，穷天人指趣。”(邹漪《启祯野乘·徐文定传》、张溥为徐光启《农政全书》所写序言)徐光启思想上的如此转变，使他的后半生走上了积极主张经世致用、崇尚实学的道路。徐光启是明学术界、思想界兴起的实学思潮中的一位有力的鼓吹者、推动者。
徐光启考中进士，后担任翰林院庶吉士的官职，在北京住了下来。在馆所撰课艺，如《拟上安边御敌疏》、《拟缓举三殿及朝门工程疏》、《处置宗禄边饷议》、《漕河议》等，表现了徐光启忧国忧民的思虑和渊博的治国安邦的谋略。
利玛窦在同徐光启见面的第二年，也来到了北京。他向明神宗贡献礼品，得到明神宗的批准，在宣武门外置了一处住宅，长期留居下来，进行传教活动。徐光启在公余之暇，常常去拜访利玛窦，彼此慢慢熟悉了，开始建立起较深的友谊。
1606年，徐光启再次请求利玛窦传授西方的科学知识，利玛窦爽快地答应了。他用公元前三世纪左右希腊数学家欧几里得的著作《原本》做教材，对徐光启讲授西方的数学理论。利玛窦每两天讲授一次，徐光启总是准时到达。
经过一段时间的学习，徐光启完全弄懂了欧几里得这部著作的内容，深深地为它的基本理论和逻辑推理所折服，认为这些正是我国古代数学的不足之处。于是，徐光启建议利玛窦同他合作，一起把它译成中文。开始，利玛窦对这个建议颇感犹豫，因为欧几里得的这部著作是用拉丁文写的，拉丁文和中文语法不同，词汇也很不一样，书里的许多数学专业名词在中文里都没有相应的现成词汇。要译得准确、流畅而又通俗易懂，是很不容易的。早先曾有一个姓蒋的举人同利玛窦合作试译过，就因为这个缘故而不得不半途而废。但徐光启认为只要肯下功夫，总是可以译成的。在他的一再劝说下，利玛窦也就同意了。
从1606年的冬天开始，开始了紧张的翻译工作。先由利玛窦用中文逐字逐句地口头翻译，再由徐光启草录下来。译完一段，徐光启再字斟句酌地作一番推敲修改，然后由利玛窦对照原著进行核对。遇有译得不妥当的地方，利玛窦就把原著再仔细地讲述一遍，让徐光启重新修改，如此反复。徐光启对翻译非常认真，常常是到了深夜，利玛窦休息了，他还独自坐在灯下加工、修改译稿。有时为了确定一个译名，他不断地琢磨、推敲，不知不觉地就忙到天亮。译文里的“平行线”、“三角形”、“对角”、“直角”、“锐角”、“钝角”、“相似”等等中文的名词术语，都是经过他呕心沥血的反复推敲而确定下来的。
1607年的春天，徐光启和利玛窦译出了这部著作的前六卷。徐光启想一鼓作气，接着往下译，争取在年内译完后九卷，但利玛窦却主张先将前六卷刻印出版，听听反映再说。付印之前，徐光启又独自一人将译稿加工、润色了三遍，尽可能把译文改得准确。然后他又同利玛窦一起，共同敲定书名的翻译问题。这部著作的拉丁文原名叫《欧几里得原本》，如果直译成中文，不大象是一部数学著作。如果按照它的内容，译成《形学原本》，又显得太陈旧了。利玛窦说，中文里的“形学”，英文叫作“Geo”，它的原意是希腊的土地测量的意思，能不能在中文的词汇里找个同它发音相似、意思也相近的词。徐光启查考了十几个词组，都不理想。后来他想起了“几何”一词，觉得它与“Geo”音近意切，建议把书名译成《几何原本》，利玛窦感到很满意。1607年，《几何原本》前六卷正式出版，马上引起巨大的反响，成了明末从事数学工作的人的一部必读书，对发展我国的近代数学起了很大的作用。 后来，徐光启虽然没有能够再和利玛窦一起译出《几何原本》的后九卷，但他又陆续写了许多其他的科学著作。
万历三十五年(1607)散馆，授翰林院检讨，不久丧父，返乡守制。
万历三十八年(16l0)徐光启守制期满，回京复职，此后除几次临时性差事之外，一直担任较为闲散的翰林院检讨。和当时一般文人官吏热衷于笔墨应酬不同，徐光启用较多的时间进行天文、算法、农学、水利等科学技术研究，从事了不少这方面的翻译和写作。在写给亲戚的信中徐光启自述道：“昨岁偶以多言之故，谬用历法见推……惟欲遂以此毕力，并应酬文墨一切迸除矣。何者?今世作文集至千百万言者非乏，而为我所为者无一有。历虽无切于用，未必更无用于今之诗文也。况弟辈所为之历算之学，渐次推广，更有百千有用之学出焉。如今岁偶尔讲求数种用水之法，试一为之，颇觉于民事为便……弟年来百端俱废者，大半为此事所夺。”(《徐光启集·致老亲家书》)其中的“用水之法”，指的是万历四十年(1612)与传教士熊三拔(S．de Ursis)合译的《泰西水法》，书中介绍了西洋的水利工程作法和各种水利机械。
在此期间，徐光启还与传教士合作再次校订了《几何原本》并出版了第二版。同时他还为李之藻与利玛窦合译的《同文算指》(此书介绍了西方的笔算数学)、熊三拔编著的介绍天文仪器的《简平仪说》等书写了序言。 这些序言表达了徐光启对传人的西方科技知识的看法。
向传教士学习科技知识的同时，徐光启对他们的传教活动也进行了协助，帮他们刊刻宗教书籍，对传教士的活动也有所庇护。徐光启的这许多行为，多被朝臣误解，加上与其他官员的一些意见不合，因此他辞去工作，在天津购置土地，种植水稻、花卉、药材等。万历四十一年至四十六年(16l3—1618)间，他在天津从事农事试验，其余时间则多是往来于京津之间。这期间，徐光启写成“粪壅规则”(施肥方法)，并写成他后来的农学方面巨著《农政全书》的编写提纲。
万历四十六年(1618)北方后金叛乱军队袭击边关，经人介绍推荐，明廷召徐光启于病中。徐光启在写给焦?的信中写道：“国无武备，为日久矣，一朝衅起，遂不可文。启才职事皆不宜兵戎之役，而义无坐视，以负国恩与师门之教”。他不但自己力疾赴命，同时还感召别人放弃安适生活，共赴国难。至天启三年(1621)的三年多时间里，徐光启从事逃兵、练兵的工作。这时他虽已年近60，而保国守土的爱国忠心，昭昭可鉴，不让壮年。
万历四十七年(16l9)，徐光启以詹事府少詹事兼河南道监察御史的新官衔督练新军。他主张“用兵之道，全在选练”，“选需实选，练需实练”。这期间他写了各种军事方面的奏疏、条令、阵法等等，后来大都由他自选编入《徐氏庖言》一书之中。但是由于财政拮据、议臣掣肘等原因，练兵计划并不顺利，徐光启也因操劳过度，于天启元年(1621)三月上疏回天津“养病”，六月辽东兵败，又奉召入京，但终因制造兵器和练兵计划不能如愿，十二月再次辞归天津。
魏忠贤阉党擅权时，为笼络人心，曾拟委任徐光启为礼部右侍郎兼翰林院侍读学士协理詹事府事的官职，但徐光启不肯就任，引起阉党不满，被劾，皇帝命他“冠带闲住”，于是他回到上海(1624)。在上海“闲住”期间，他进行《农政全书》的写作(1625一1628)。徐光启自编的军事论集《徐氏庖言》，也是此时刊刻出版的。天启五年(1625)阉党弹劾徐光启练兵为“孟浪无对”、“骗官盗饷”、“误国欺君”等等，《徐氏庖言》的出版正是对这些不实之词的回答。
崇祯帝即位，杀魏忠贤，阉党事败。崇祯元年(1628)，徐光启官复原职，八月，充日讲官，经筵讲官，为天子师。崇祯二年，他又升为礼部左侍郎，三年升礼部尚书，已是朝廷重臣。
这期间，徐光启对垦荒、练兵、盐政等方面都多所建白，但其主要精力则是用于修改历法。前此自从与传教士接触之后徐光启即留心天文历法。 万历四十年(16l2)就有入推荐由徐光启督修改历，未成。至此崇祯二年(1629)五月朔日食，徐光启恢西法推算，其结果较钦天监为密，九月，朝廷决心改历，令徐光启主持。徐光启从编译西方天文历法书籍人手，同时制造仪器，精心观测，自崇祯四年(1631)起，分五次进呈所编译的图书著作。这就是著名的《崇祯历书》，全书共46种，137卷。别人亲见并记述了他的这段生活，说他“扫室端坐，下笔不休，一榻无椎……冬不炉，夏不扇……推算纬度，昧爽细书，迄夜半乃罢。”(张溥为《农政全书》所写的序)这时，徐光启已70岁了，但其研究热情不减，亲自实践，目测笔书，融汇中西，不愧为一代科学家的风范。
崇祯五年(1632)六月，徐光启以礼部尚书兼东阁大学士入阁，参予机要。“每日入值，手不停挥，百尔焦劳”，“归寓夜中，篝灯详绎，理其大纲，订其细节”，这正是他宰相兼科学家繁忙生活的写照。如此繁忙，不久，他就病倒了。这年十一月，加徐光启为太子少保。
崇祯六年(1633)八月，再加徐光启太子太保、文渊阁大学士兼礼部尚书，至此，他已是位极人臣了。十一月病危，仍奋力写作“力疾依榻，犹??捉管了历书”，并嘱家属“速缮成《农书》进呈，以毕吾志”。
崇祯六年(1633)十一月七日，一代哲人逝世，终年72岁，溢文定，墓地现存于上海徐家汇徐墓公园。
家庭
明中叶以来，长江中下游地区，以农业和手工业为主的商品经济得到较明显的发展。在这种社会环境下，个人和家庭在社会中的地位，升降起伏。变化比较大。徐光启的家，从其曾祖父时起，在六七十年间。曾有三次较大的起伏。而徐光启则刚好是诞生在家道第三次中落后的谷底，家境不能算好。但这个家庭对农业和手工业、商业的生产活动是熟悉的。
徐光启的父亲弃商归农，为人“博识强记，于阴阳、医术、星相、占候、二氏之书，多所通综，每为人陈说讲解，亦娓娓终日”。而徐光启的母亲“性勤事，早暮纺绩，寒暑不辍”。“每语丧乱事(指使寇入侵)，极详委，当日吏将所措置，以何故成败，应当若何，多中机要”(见徐光启所写“先考事略”，“先妣事略”)。如此的家庭和父母，对徐光启后来钻研科学技术、重农兵、尚实践、毕生唯勤唯俭、安贫若素等等都有良好的影响。
徐光启的第十六代孙是个军人，他有一个外孙女叫倪桂珍，便是名震中国现代史的宋氏三姐妹的母亲。倪桂珍远远地继承了先祖的风格，是一个虔诚的基督教徒，而且仍然擅长数学。她所哺育的几个女儿对中国现代社会的巨大影响，可看作徐光启发端的上海文明的一次重大呈示。
科学成就
纪念邮票1．天文历法
徐光启在天文学上的成就主要是主持历法的修订和《崇祯历书》的编译。
编制历法，在中国古代乃是关系到“授民以时”的大事，为历代王朝所重视。 由于中国古代数学历来以实际计算见长，重视和历法编制之间的关系，因此中国古代历法准确的程度是比较高的。但是到了明末，却明显地呈现出落后的状态。一方面是由于西欧的天文学此时有了飞速的进步，另方面则是明王朝长期执行不准私习天文，严禁民间研制历法政策的结果。明沈德符《万历野获编》所说“国初学天文有历禁，习历者遣戍，造历者殊死”，指的就是此事。
明代施行的《大统历》，实际上就是元代《授时历》的继续，日久天长，已严重不准。据《明史·历志》记载，自成化年间开始(1481)陆续有人建议修改历法，但建议者不是被治罪便是以“古法未可轻变”，“祖制不可改”为由遭到拒绝。万历三十八年(16l0)十一月日食，司天监再次预报错误，朝廷决定由徐光启与传教士等共同译西法。供邢云路修改历法时参考，但不久又不了了之。直至崇祯二年五月朔日食，徐光启以西法推算最为精密，礼部奏请开设历局。以徐光启督修历法，改历工作终于走上正轨，但后来满清侵入中原，改历工作在明代实际并未完成。
当时协助徐光启进行修改历法的中国人有李之藻(1565—1630)、李天经(1579—1659)等，外国传教士有龙华民(N．Longobardi)、庞迪峨(D．Pantoja)、熊三拔(S．de Ursis)、阳玛诺(E． Diaz)、艾儒略(J．A1eni)、邓玉函(J．Terrenze)、汤若望(J．A．S.von Bell)等。
徐光启在天文历法方面的成就，主要集中于《崇祯历书》的编译和为改革历法所写的各种疏奏之中。《崇祯历书》的编译，自崇祯四年(1631)起直至十一年(1638)，始克完成。全书46种，l37卷，是分五次进呈的。前三次乃是徐光启亲自进呈(23种，75卷)，后二次都是徐光启死后由李天经进呈的。其中第四次还是徐光启亲手订正(13种，30卷)，第五次则是徐氏“手订及半”最后由李天经完成的(10种，32卷)。
徐光启“释义演文，讲究润色，校勘试验”。负责《崇祯历书》全书的总编工作。此外还亲自参加了其中《测天约说》、《大测》、《日缠历指》、《测量全义》、《日缠表》等书的具体编译工作。
《崇祯历书》采用的是第谷(Tycho)体系。这个体系认为地球仍是太阳系的中心，日、月和诸恒星均作绕地运动。而五星则作绕日运动。这比传教士刚刚到达中国时由利玛窦所介绍的托勒玫(Pto1emy)体系稍有进步，但对当时西方已经出现的更为科学的哥白尼(Copernicus)体系，传教士则未予介绍。《崇祯历书》仍然用本轮、均轮等一套相互关联的圆运动来描述、计算日、月、五星的疾、迟、顺、逆、留、合等现象。对当时西方已有的更为先进的行星三大定律(开普勒三定律)，传教士也未予介绍。尽管如此，按西法推算的日月食精确程度已较中国传统的《大统历》为高。此外《崇祯历书》还引入了大地为球形的思想、大地经纬度的计算及球面三角法，区别了太阳近(远)地点和冬(夏)至点的不同，采用了蒙气差修正数值。
在天文历法上，徐光启介绍了古代托勒玫旧地心说和以当代第谷的新地心说为代表的欧洲天文知识，会通当时的中西历法，主持编译了《崇祯历书》。在历书中，他引进了圆形地球的概念，明晰地介绍了地球经度和纬度的概念。他为中国天文界引进了星等的概念；根据第谷星表和中国传统星表，提供了第一个全天性星图，成为清代星表的基础；在计算方法上，徐光启引进了球面和平面三角学的准确公式，并首先作了视差、蒙气差和时差的订正。
2.数学
“几何”名称的由来——科学家徐光启
学过数学的人，都知道它有一门分科叫作“几何学”，然而却不一定知道“几何”这个名称是怎么来的。在我国古代，这门数学分科并不叫“几何”，而是叫作“形学”。“几何”二字，在中文里原先也不是一个数学专有名词，而是个虚词，意思是“多少”。比如三国时曹操那首著名的《短歌行》诗，有这么两句：“对酒当歌，人生几何？”这里的“几何”就是多少的意思。那么，是谁首先把“几何”一词作为数学的专业名词来使用的，用它来称呼这门数学分科的呢？这是明末杰出的科学家徐光启。
徐光启在数学方面的成就，概括地说，有三个方面，即(1)论述了中国数学在明代落后的原因；(2)论述了数学应用的广泛性；(3)翻译并出版了《几何原本》。
中国古代数学源远流长，至汉代形成了以《九章算术》为代表的体系，至宋元时期达到发展的高峰，在高次方程和方程组的解法、一次同余式解法、高阶等差级数和高次内插法等方面都取得了辉煌的成就，较西方同类结果要早出数百年之久。但进入明朝以后，宋元数学的许多成果却几乎全都后继无人，逐渐衰废。对这种落后局面的形成原因，徐光启曾有十分精辟的分析。他说：“算术之学特废于近代数百年间耳。废之缘有二。其一为名理之儒士苴天下实事；其一为妖妄之术谬言数有神理，能知往藏来，靡所不效。卒于神者无一效，而实者亡一存，往昔圣人研以制世利用之大法，曾不能得之士大夫间，而术业政事，尽逊于古初远矣。”(“刻《同文算指》序”)
“名理之儒士苴天下实事”，对宋元数学在明代的衰废原因，可谓一语道破。
徐光启在一次关于修改历法的疏奏中，详细论述了数学应用的广泛性。他一共提出了十个方面(“度数旁通十事”)，即(1)天文历法；(2)水利工程；(3)音律；(4)兵器兵法及军事工程；(5)会计理财；(6)各种建筑工程；(7)机械制造；(8)舆地测量；(9)医药；(10)制造钟漏等计时器。可以说把数学应用的广泛性，讲述得十分完备。在300余年前，徐光启就能达到如此的认识，实属难能可贵。徐光启还曾建议开展这些方面的分科研究。如果每个学科都设置相应的机构，那将形成一个相当可观的“科学院”。
徐光启在数学方面的最大贡献当推《几何原本》的翻译。《几何原本》是古希腊数学家欧几里得(Euclid)在总结前人成果的基础上于公元前3世纪编成的。这部世界古代的数学名著，以严密的逻辑推理的形式，由公理、公设、定义出发，用一系列定理的方式，把初等几何学知识整理成一个完备的体系。《几何原本》经过历代数学家，特别是中世纪阿拉伯数学家们的注释，经阿拉伯数学家之手再传入欧洲，对文艺复兴以后近代科学的兴起，产生了很大的影响。许多学者认为《几何原本》所代表的逻辑推理方法，再加上科学实验，是世界近代科学产生和发展的重要前提。换言之，《几何原本》的近代意义不单单是数学方面的，更主要的乃是思想方法方面的。徐光启就正确的指出： “此书为益，能令学理者祛其浮气，练其精心，学事者资其定法，发其巧思，故举世无一人不当学。……能精此书者，无一事不可精，好学此书者，无一事不可学。”(《徐光启集·几何原本杂议》)直到20世纪初，中国废科举、兴学校，以《几何原本》内容为主要内容的初等几何学方才成为中等学校必修科目，实现了300年前徐光启“无一人不当学”的预言。
《几何原本》由公理、公设出发给出一整套定理体系的叙述方法，和中国古代数学著作的叙述方法相去甚远。徐光启作为首先接触到达一严密逻辑体系的人，却能对此提出较明确的认识。他说：“此书有四不必：不必疑、不必揣、不必试、不必改；有四不可得：欲脱之不可得，欲驳之不可得，欲减之不可得，欲前后更置之不可得。”他还说：“(此书)有三至、三能：似至晦，实至明，故能以其明明他物之至晦；似至繁，实至简，故能以其简简他物之至繁；似至难，实至易，故能以其易易他物之至难。”他最后说：“易生于简，简生于明，综其妙，在明而已。”(同上)徐光启提出《几何原本》的突出特点在于其体系的自明性。这种认识是十分深刻的。
历时一年，《几何原本》译出六卷，刊印发行。徐光启抚摸着此书，感慨道：这部光辉的数学著作在此后的一百年里，必将成为天下学子必读之书，但到那时候只怕已太晚了。
可历史，比他预感的更悲哀。
明朝覆亡，满清侵入中原之后，科学再度被打入了“冷宫”。不但书的后半部分迟迟不能翻译，就连他已经译出的上半部分也不再发行。西方传教士带来的科技著作，成为康熙、雍正或乾隆皇帝独享的业余爱好。直到晚清废科举、兴新式学堂时，几何学才成为学生的必修课程，这与徐光启发出的“百年”之叹，又晚了近两百年。
而历史有多少个百年可以蹉跎，国家又有多少项科技能丢弃于路上？
3．农学
徐光启出身农家，自幼即对农事极为关心。他的家乡地处东南沿海，水灾和风灾频繁，这使他很早就对救灾救荒感兴趣，并且讲究排灌水利建设。步入仕途之后，又利用在家守制、赋闲等各种时间，在北京、天津和上海等地设置试验田，亲自进行各种农业技术实验。
徐光启一生关于农学方面的著作甚多，计有《农政全书》(大约完成于1525—1528年间，死后经陈子龙改编出版于1639年)、《甘薯疏》(1608)、《农遗杂疏》(1612，现传本已残)、《农书草稿》(又名《北耕录》)、《泰西水法》(与熊三拔共译，16l2)等等。徐光启对农书的著述与他对天文历法的著述相比，从卷帙来看，数量虽不那样多，但花费时间之长、用功之勤，实皆有过之而无不及。
其中，《农政全书》又堪称代表。此书是徐光启殁后，经陈子龙删改(大约删者十之三，增者十之二)后成书的。《农政全书》共分12门(农本、田制、农事、水利、农器、树艺、蚕桑、蚕桑广类、种植、收养、制造、荒政)，60卷，70余万言。书中大部分篇幅，是分类引录了古代的有关农事的文献和明朝当时的文献；徐光启自己撰写的文字大约有6万字。正如陈子龙所说，《农政全书》是“杂采众家”又“兼出独见”的著作，而时人对徐氏自著的文字评价甚高：“人间或一引先生独得之言，则皆令人拍案叫绝。”(刘献廷《广阳杂记》)
《农政全书》主要包括农政思想和农业技术两大方面，而农政思想约占全书一半以上的篇幅。徐光启的农政思想主要表现在以下几个方面：
(1)用垦荒和开发水利的方法来力图发展北方的农业生产。我国自魏晋以来，全国的政治中心常在北方而粮食的供给、农业的中心又常在南方，每年需耗资亿万来进行漕运，实现南粮北调。时至明末，漕运已成为政府财政较大的隐患之一。徐光启主张发展北方农业生产来解决这一问题(垦荒、水利、移民等)。与此同时，在《农政全书》中，徐光启也用了四卷的篇幅来讲述东南(尤指太湖)地区的水利、淤淀和湖垦。他还对棉花在东南地区的种植、推广进行了不少研究。
(2)备荒、救荒等荒政，是徐光启农政思想的又一重要内容。他提出了“预弭为上，有备为中，赈济为下”的以预防为主(即指“浚河筑堤、宽民力、祛民害”)的方针。
农业技术方面：
(1)破除了中国古代农学中的“唯风土论”思想。“风”指的气候条件，“土”指土壤等地理条件，“唯风土论”主张：作物宜于在某地种植与否，一切决定于风土，而且一经判定则永世不变。徐光启举出不少例证，说明通过试验可以使过去被判为不适宜的作物得到推广种植。徐光启的有风土论但不唯风土论的思想，推进了农业技术的发展。
(2)进一步提高了南方的旱作技术，例如种麦避水湿、与蚕豆轮作等增产技术。他还指出了棉、豆、油菜等旱作技术的改进意见，特别是对长江三角洲地区棉田耕作管理技术，提出了“精拣核(选种)、早下种、深根短干、稀稞肥壅”的十四字诀。
(3)推广甘薯种植，总结栽培经验。
(4)总结蝗虫虫灾的发生规律和治蝗的方法。
4．军事
徐光启幼年时期，其家乡一带屡遭倭寇蹂躏，因而从早年起即关心兵事。他在写给焦?的一封信中说：“(光启)少尝感愤倭奴蹂践，梓里丘墟，因而诵读之暇稍习兵家言。时时窃念国势衰弱，十倍宋季，每为人言富强之术：富国必以本业，强国必以正兵。”(《徐光启集·复太史焦师座》)以农业为富国之本，以正兵为强国之本，徐光启正是基于这样的认识，一贯重视军事科学技术的研究。
早在刚刚被选考为翰林院庶吉士时，徐光启便在《拟上安边御虏疏》中提出了“设险阻、整车马、备器械、造将帅、练戎卒、严节制、信赏罚”，但他认为这些都不过是“世俗之常谈，国家之功令”。他这篇御敌疏的中心内容则是“于数者之中，更有两言焉。日求精，曰责实。……苟求其精，则远略巧心之士相于讲求，经岁而未尽；苟责其实，则忠公忧国之臣所为太息流涕者，十倍于贾谊而未已也”。“求精”和“责实”是徐光启军事思想的核心。
徐光启还大力宣扬管仲“八无敌”(材料、工艺、武器、选兵、军队的政教素质、练兵、情报、指挥)和晁错的“四预敌”(器械不利、选兵不当、将不知兵、君不择将”。做到“八无敌”即可无敌于天下，如果是“四预敌”则兵无不败。据此他提出了“极求真材以备用”。“极造实用器械以备中外守战”，“极行选练精兵以保全胜”，“极造都城万年台(炮台)以为永永无虞之计”，“极遣使臣监护朝鲜以联外势”(《徐光启集·辽左陷危已甚疏》)。这些办法和措施，都是“八无敌”、“四预敌”思想与“求精”、“责实”精神相结合的产物。
在上述这些办法和措施中，徐光启尤其注重对士兵的选练，他提出了“选需实选，练需实练”的主张。万历四十八年(1620)二月开始，徐光启受命在通州、昌平等地督练新军。在此期间他撰写了《选练百字诀》、《选练条格》、《练艺条格》、《束伍条格》、《形名条格》(列阵方法)、《火攻要略》(火炮要略)、《制火药法》等等。这些“条格”，实际上乃是徐光启撰写的各种条令和法典，也是我国近代较早的一批条令和法典。
《选练百字诀》和《选练条格》等等，体现了徐光启“实选”、“实练”的责实精神。
除此之外，徐光启还特别注重制器，非常关心武器的制造，尤其是火炮的制造。管状火器本是中国的发明创造，但时至明代末年。制造火器的技术已逐渐落后，由于边防的需要，急需引进火炮制造技术。为此，徐光启曾多方建议，不断上疏。徐光启还对火器在实践中的运用，对火器与城市防御，火器与攻城，火器与步、骑兵种的配合等各个方面部有所探求。徐光启可以称得上是中国军事技术史上提出火炮在战争中应用理论的第一个人。
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