1572 bemerkte er im Sternbild Kassiopeia einen neuen hellen Stern. Mit seinen Beobachtungen dieser Supernova wies Tycho Brahe nach, dass das antike Weltbild des Aristoteles fehlerhaft sein musste.
Sein Büchlein "Über den neuen Stern" machte Brahe schlagartig zum berühmtesten Astronomen Europas. Vom dänischen König Frederik II. bekam er daraufhin die Insel Ven im Öresund als Lehen. Dort errichtete er die beste Sternwarte der damaligen Zeit.
Mehr als zwanzig Jahre lang beobachtete er systematisch Planeten und Sterne am Himmel - die größte Rolle spielte der Planet Mars. Der Däne arbeitete mit exzellenten Winkelmessinstrumenten, aber ohne Teleskop - das war damals noch nicht erfunden.
Tycho Brahe wollte klären, ob die Erde oder die Sonne im Zentrum des Planetensystems steht - ob also die jahrtausendealte Weltsicht zutrifft oder die neue Idee des Nicolaus Copernicus.
Doch als er sich zu selbstherrlich aufgeführt hatte, musste er die Insel verlassen. Danach war Tycho Brahe noch einige Jahre am Hofe Rudolfs II. in Prag tätig, bevor er 1601 im Alter von 54 Jahren starb.
In Prag kam es zur schicksalhaften Begegnung mit dem aus Weil der Stadt stammenden Astronomen Johannes Kepler. Denn Kepler verhalf schließlich dem modernen Weltbild zum Durchbruch - dank der Beobachtungsdaten von Tycho Brahe.