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引起巨大的反響，成了明末從事數學工作的人的一部必讀書，對發展我國的近代數學起了很大的作用。 後來，徐光啟雖然沒有能夠再和利瑪竇一起譯出《幾何原本》的後九卷，但他又陸續寫了許多其他的科學著作。
萬曆三十五年（1607）散館，授翰林院檢討，不久喪父，返鄉守制。
萬曆三十八年（16l0）徐光啟守制期滿，回京復職，此後除幾次臨時性差事之外，一直擔任較為閒散的翰林院檢討。和當時一般文人官吏熱衷於筆墨應酬不同，徐光啟用較多的時間進行天文、演算法、農學、水利等科學技術研究，從事了不少這方面的翻譯和寫作。在寫給親戚的信中徐光啟自述道：“昨歲偶以多言之故，謬用曆法見推……惟欲遂以此畢力，並應酬文墨一切迸除矣。何者？今世作文集至千百萬言者非乏，而為我所為者無一有。歷雖無切於用，未必更無用於今之詩文也。況弟輩所為之歷算之學，漸次推廣，更有百千有用之學出焉。如今歲偶爾講求數種用水之法，試一為之，頗覺於民事為便……弟年來百端俱廢者，大半為此事所奪。”（《徐光啟集&；#8226；致老親家書》）其中的“用水之法”，指的是萬曆四十年（1612）與傳教士熊三拔（S．de Ursis）合譯的《泰西水法》，書中介紹了西洋的水利工程作法和各種水利機械。
在此期間，徐光啟還與傳教士合作再次校訂了《幾何原本》並出版了第二版。同時他還為李之藻與利瑪竇合譯的《同文算指》（此書介紹了西方的筆算數學）、熊三拔編著的介紹天文儀器的《簡平儀說》等書寫了序言。 這些序言表達了徐光啟對傳人的西方科技知識的看法。
向傳教士學習科技知識的同時，徐光啟對他們的傳教活動也進行了協助，幫他們刊刻宗教書籍，對傳教士的活動也有所庇護。徐光啟的這許多行為，多被朝臣誤解，加上與其他官員的一些意見不合，因此他辭去工作，在天津購置土地，種植水稻、花卉、藥材等。萬曆四十一年至四十六年（16l3—1618）間，他在天津從事農事試驗，其餘時間則多是往來於京津之間。這期間，徐光啟寫成“糞壅規則”（施肥方法），並寫成他後來的農學方面鉅著《農政全書》的編寫提綱。
萬曆四十六年（1618）北方後金叛亂軍隊襲擊邊關，經人介紹推薦，明廷召徐光啟於病中。徐光啟在寫給焦竑的信中寫道：“國無武備，為日久矣，一朝釁起，遂不可文。啟才職事皆不宜兵戎之役，而義無坐視，以負國恩與師門之教”。他不但自己力疾赴命，同時還感召別人放棄安適生活，共赴國難。至天啟三年（1621）的三年多時間裡，徐光啟從事逃兵、練兵的工作。這時他雖已年近60，而保國守土的愛國忠心，昭昭可鑑，不讓壯年。
萬曆四十七年（16l9），徐光啟以詹事府少詹事兼河南道監察御史的新官銜督練新軍。他主張“用兵之道，全在選練”，“選需實選，練需實練”。這期間他寫了各種軍事方面的奏疏、條令、陣法等等，後來大都由他自選編入《徐氏庖言》一書之中。但是由於財政拮据、議臣掣肘等原因，練兵計劃並不順利，徐光啟也因操勞過度，於天啟元年（1621）三月上疏迴天津“養病”，六月遼東兵敗，又奉召入京，但終因製造兵器和練兵計劃不能如願，十二月再次辭歸天津。
魏忠賢閹黨擅權時，為籠絡人心，曾擬委任徐光啟為禮部右侍郎兼翰林院侍讀學士協理詹事府事的官職，但徐光啟不肯就任，引起閹黨不滿，被劾，皇帝命他“冠帶閒住”，於是他回到上海（1624）。在上海“閒住”期間，他進行《農政全書》的寫作（1625一1628）。徐光啟自編的軍事論集《徐氏庖言》，也是此時刊刻出版的。天啟五年（1625）閹黨彈劾徐光啟練兵為“孟浪無對”、“騙官盜餉