Fece costruire Uraniborg; che divenne uno dei primi "istituti di ricerca". A scopo di pubblicazione, Brahe possedeva una pressa da stampa e una cartiera. Il suo assistente più famoso fu Johannes Keplero.
Brahe capì che il progresso nella scienza astronomica poteva essere ottenuto, non con l'occasionale osservazione fortuita, ma solo con un osservazione sistematica e rigorosa, notte dopo notte, e tramite l'uso di strumenti che fossero i più accurati possibili. Fu in grado di migliorare ed ampliare gli strumenti esistenti e di crearne di nuovi. Le sue misurazioni a occhio nudo della parallasse planetaria erano accurate al minuto d'arco. Queste misurazioni, dopo la morte di Brahe, divennero possesso di Keplero.
Quando era ancora studente, Brahe perse parte del naso in un duello. Questo avvenne nel 1566 quando ancora ventenne stava studiando all'Università di Rostock in Germania. Mentre partecipava a una danza a casa di un professore, ebbe una discussione con un certo Manderup Parsbjerg, un membro della nobiltà danese. Il susseguente duello (nel buio) gli costò il setto nasale. Per il resto della sua vita dovette portare una piastra d'argento. (Per la verità, quando la tomba di Brahe venne aperta nel 1901 e i suoi resti furono esaminati da medici esperti, la cavità nasale del teschio era bordata di verde, segno di esposizione al rame e non all'argento).
A causa di disaccordi con il nuovo re Cristiano IV di Danimarca, si spostò a Praga nel 1599. Sponsorizzato da Rodolfo II imperatore del Sacro Romano Impero, costruì un nuovo osservatorio (in un castello a Benátky, a 50 da Praga) dove lavorò fino alla sua morte.
Era conscio che una stella osservata vicino all'orizzonte appare ad un'altitudine più alta di quella reale, a causa della rifrazione atmosferica, e compilò delle tabelle per correggere questa fonte di errore.
Brahe morì nel 1601, molti giorni dopo lo scoppio della vescica durante un banchetto. Si disse che abbandonare il banchetto prima della conclusione sarebbe stato l'apice delle cattive maniere.
Recenti investigazioni fanno supporre che Brahe non morì direttamente per questa causa, ma potrebbe essersi avvelenato involontariamente, somministrandosi delle medicine contenenti mercurio (Brahe seguì degli studi di alchimia nella sua vita, comunque sembra che non ne abbia lasciato tracce o le abbia distrutte).
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