In den 1660er-Jahren beobachtete er einige Kometen und folgerte, diese liefen auf elliptischen oder parabolischen Bahnen und gehörten somit zum Sonnensystem. Doch damit traf Adrien Auzout auf den erbitterten Widerstand einiger Kollegen. Dass sich viele Kometen wie Planeten um die Sonne bewegen, war erst rund hundert Jahre später klar – mit der vorhergesagten Wiederkehr des Kometen Halley.
Auzout wurde Mitglied der Akademie der Wissenschaften und schlug König Ludwig XIV. erfolgreich die Gründung eines Observatoriums in Paris vor. Er machte sich vor allem um die wissenschaftliche Nutzung des Teleskops verdient, denn es gelang ihm, das Mikrometer entscheidend zu verbessern.
Mit seiner Konstruktion lassen sich zwei Fäden im Okular mit einem Feintrieb bewegen. Dies ermöglicht, Abstände im Blickfeld präzise zu bestimmen. Mit einem Mikrometer im Teleskop wird aus einem reinen Beobachtungs- ein Messinstrument.
Offenbar verärgert über die aus seiner Sicht zu behäbige Arbeit der Pariser Akademie verließ er einige Jahre später Frankreich und zog nach Rom. Adrien Auzout war dort aber kaum mehr wissenschaftlich tätig. Er ist 1691 im Alter von 69 Jahren verstorben.