万历三十八年深秋，北京阜成门外的利玛窦墓前，徐光启正用布巾擦拭墓碑上的拉丁文刻字。
此时的徐光启已年过五十，在翰林院任检讨，却总被同僚视作“异类”。自从与利玛窦相识，他案头的《论语》旁便多了拉丁文语法书，朝服的口袋里常揣着自制的象限仪，连给皇帝写的奏折里都夹杂着“地球”“经纬度”这样的新词。有人在朝堂上弹劾他“惑于夷技，离经叛道”，他却在《条议历法修正岁差疏》里直言：“苟利于国，何论中西？”
万历末年的钦天监沿用元代《授时历》，测算日食常差一二时辰。天启元年（1621年）正月，预报的日食竟迟了两刻钟，钦天监监正周子愚跪在文华殿外请罪，天启帝盯着案头的奏折说道：“徐光启说西洋历法能准到分秒，可敢一试？”
徐光启连夜带着传教士熊三拔、庞迪我登上观象台。他让人搬来利玛窦留下的望远镜——这物件镜筒裹着鲨鱼皮，镜片能将月亮上的阴影看得分明，被保守派骂作“窥天之器，有违天道”。当徐光启用它对准太阳（特意蒙了层烟熏玻璃），让助手记录日面亏缺的时刻，旁边的钦天监博士们攥着传统的浑仪，嘴里念叨着“日有食之，天象示警”。最终，西洋新法测算的时刻与实际分毫不差，老博士们面面相觑。
《崇祯长编》里说“光启用西洋镜窥日，不差黍累”。天启帝虽未当场表态，却下旨让徐光启“领修历法，兼采西学”。可阻力接踵而至：礼部尚书孙慎行弹劾他“引夷入监，将乱祖制”，还翻出洪武年间“禁习天文”的祖训；更有人传言，望远镜能“摄人魂魄”。
徐光启没功夫纠缠口舌。他带着汤若望（德国传教士，1622年抵华）住进啦宣武门内的历局里，把利玛窦留下的手稿摊满整屋。有次汤若望用拉丁文讲解“日心说”，徐光启突然拍案：“原来哥白尼说太阳是中心！”他当即让人把《天体运行论》的片段译成中文，却在序言里加了句：“姑备一说，不必强同。”——他知道，变革得一步一步来。
除了修历，徐光启更牵挂的是民生。万历四十一年，他回上海老家丁忧，见江南大旱，稻田龟裂，老农们跪在龙王庙前哭求降雨。他想起利玛窦曾说过“西洋有番薯，耐旱易活”，便托人从吕宋（菲律宾）带回薯种，在自家菜园试种。秋分时挖出来的番薯，块根足有孩童手臂粗，他让家人煮熟分给乡邻，笑着说：“这东西荒年能救性命。”后来他把种植方法写进《农政全书》，特意加了幅插图，画着农人弯腰挖薯的模样，旁边注着“一亩可收数千斤”。
天启七年，辽东战事吃紧，后金军队用红衣大炮轰开宁远城。徐光启在奏折里痛陈：“我朝兵器钝劣，非学西洋之法不可。”他力主让汤若望监造火炮，在京郊的兵工厂里，他亲自盯着工匠熔铁铸炮，手上磨出了厚茧。有次炮管试射时炸了膛，保守派趁机弹劾“夷器误国”，徐光启却捧着炸碎的炮片上疏：“败者，非器之过，乃工艺不精也。若能精益求精，必成利器。”崇祯帝被他说动，下旨设“西洋火器营”，让汤若望训练士兵。
最能体现他“会通超胜”理念的，是《农政全书》的编纂。这部书里，既有《泛胜之书》《齐民要术》的传统农法，也有他从传教士那里学来的“泰西水法”——比如用螺旋泵引水灌田。他还特意加了“除蝗疏”，把《诗经》里“去其螟螣”的记载，与西洋的“蝗卵辨识法”对照，说：“古法与新术，皆为除害，何必分中西？”
崇祯六年，《崇祯历书》终于编成。这部凝聚了徐光启与传教士心血的巨着，共137卷，既有哥白尼的日心说，也保留了中国传统的二十四节气；既用西洋的三角学计算星轨，也沿用了“浑天仪”的名称。徐光启在序言里写道：“欲求超胜，必先会通；会通之前，必先翻译。翻译则刍荛可采，会通则异同不胶。”