Die kleine Elisabetha wurde von ihm vertröstet: Die Wunder des Himmels würde sie von ihm gezeigt bekommen, wenn sie größer sei. 1663 heirateten der inzwischen verwitwete Astronom und die 16-jährige Elisabetha. Sie war aber nicht nur die Ehefrau des Forschers, sondern auch eine extrem talentierte Kollegin.
Sie stand mit vielen Gelehrten der damaligen Zeit in regem Briefkontakt, wobei bis heute unklar ist, wann sie ihre vorzüglichen Lateinkenntnisse erworben hat: Entweder legten bereits ihre Eltern Wert auf eine umfassende Ausbildung oder sie lernte es während ihrer Ehe – beides war zu damaliger Zeit äußerst ungewöhnlich.
Elisabetha Hevelius beobachtete gemeinsam mit ihrem Mann in vielen Nächten Sterne, Planeten, Kometen und den Mond – und hat komplexe Berechnungen angestellt, wie der französische Astronom Francois Arago später berichtete. Als Johannes Hevelius 1687 starb, arbeitete Elisabetha weiter. Sie gab die drei bedeutendsten Werke des Danziger Astronomen heraus – einen Sternkatalog, einen Himmelsatlas und ein Begleitbuch.
Elisabetha Koopmann Hevelius gilt als die erste Frau, deren astronomische Arbeit bereits zu Lebzeiten allgemein anerkannt wurde. 1693 ist sie im Alter von 46 Jahren verstorben.