由於成績卓著，崇禎皇帝提升徐光啟為文淵閣大學士，參預朝廷機務，這使他有了施展政治抱負的機會。可惜的是，這時他已年逾古稀，加之受到庸儒貪鄙的大臣溫體仁、周延儒的排擠，使他不能有所作為，第二年就抑鬱病死，享年七十二歲。
徐光啟治學的範圍很廣，包括數學、天文、曆法、地理、水利、火器製造等許多方面，一生著作達六十餘種。他所譯著的《勾股義》、《古算器識》等書，使我國數學由傳統的籌算、珠算過渡到筆算。他和熊三拔合譯的《泰西水法》，和利瑪竇合譯的《測量法義》，在水利、天文學方面，都有很高的科學價值。但他成就最突出的，則是在農業科學方面，這方面的成就又主要體現在他所編著的《農政全書》。
《農政全書》總結了我國歷代農學著作和明代的農業生產經驗，並吸收了西方科學技術編著而成的。全書六十卷，十二大目，約五十多萬字。前三卷講「農本」，記述了歷代有關農業生產、農業政策等。接下來的「田制」，包括了徐光啟對古代土地制度研究的心得和古代農學家關于田制的論述。在「農事」目中，收集了我國古代各種耕作方法以及有關農業與季節、氣候的知識。「農器」目用圖錄形式介紹了農業耕作和產品加工的工具。還用圖譜介紹了灌溉工程和水利機械，並介紹了西洋水利法。最後的「荒政」目，則詳細考察了歷代救荒政策和措施，總結了勞動人民向自然災害作鬥爭的經驗；還考察了如何利用野生植物的問題。
總之，《農政全書》集中了我國古代農書的精華，總結和發展了歷代勞動人民的生產技術和經驗，注入了徐光啟畢生研究的心血和見解，因此被譽為農業百科全書。《農政全書》和漢代的《泡勝之書》、後魏賈思勰的《齊民要術》、宋代陳芽的《農書》、元代王禎的《農書》，合稱為我國古代「五大農書」，受到人民的高度評價。徐光啟不愧為我國古代偉大的農學家，又是最早把西方近代科學引進我國的先驅者。
徐光啟逝世的第二年，也就是崇禎七年（1634年），一位四十八歲的舉人來到江西分宜縣，擔任縣學教諭（校長）。他的名字叫宋應星，又名宋長庚，是南昌府奉新（今江西省奉新縣）人，出生於萬曆十五年（1587年）。宋應星自幼聰明好動，酷愛科學技術。二十八歲時，他和哥哥宋應升一同考中舉人。後來五次進京應試，都沒有考上進士。但五次南北往返的長途之行，卻使應星大開眼界，獲得了大量農業和手工業生產的實際知識。他逐漸產生了要把這些生產經驗和科技知識加以總結的念頭。
按照明代科舉和官制，舉人是不能一下就做知縣、知府之類的行政官員的，因此，宋應星只被錄用為縣學教諭。分宜縣學只有三十來個學生，卻有三位教師。教師工作不算忙，有很多閒暇時間。宋應星便利用這難得的機會，一面鑽研歷代科技成果，一面探索當時手工業和農業的生產技術，並且動手著述。經過四年的努力，他的著作完成，取名《天工開物》。宋應星認為：世界上的資源是大自然造就的，這就是天工；而自然資源必須經過人類的開發、加工，才能成為人類所需要的東西，所以他把自己的新作取名《天工開物》。