Chủ tịch nước Trung Quốc là nguyên thủ quốc gia trên danh nghĩa, đóng vai trò là người đứng đầu về mặt lễ nghi và do Đại hội đại biểu nhân dân toàn quốc bầu ra. Thủ tướng Trung Quốc là nhân vật lãnh đạo chính phủ, chủ trì Quốc vụ viện gồm bốn phó thủ tướng cùng người đứng đầu các bộ và ủy ban cấp bộ. Chủ tịch nước đương nhiệm là Tập Cận Bình, ông cũng là Tổng Bí thư của Đảng Cộng sản Trung Quốc và Chủ tịch Quân ủy Trung Quốc, do vậy ông là lãnh đạo tối cao của Trung Quốc. Thủ tướng đương nhiệm là Lý Khắc Cường, ông cũng là một thành viên cấp cao của Ban Thường vụ Bộ Chính trị Đảng Cộng sản Trung Quốc, một cơ cấu quyết định hàng đầu của Trung Quốc trong thực tế.


Nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa quản lý về hành chính 22 tỉnh và nhìn nhận Đài Loan là tỉnh thứ 23, song Đài Loan hiện đang được Trung Hoa Dân Quốc quản lý một cách độc lập, chính thể này tranh chấp với yêu sách của nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa. Trung Quốc còn có năm phân khu được gọi chính thức là khu tự trị, mỗi khu dành cho một dân tộc thiểu số được chỉ định; bốn đô thị trực thuộc; và hai khu hành chính đặc biệt được hưởng quyền tự trị chính trị nhất định. 22 tỉnh, năm khu tự trị, bốn đô thị trực thuộc có thể được gọi chung là "Trung Quốc đại lục", thuật ngữ này thường không bao gồm các khu hành chính đặc biệt Hồng Kông và Ma Cao.


Tính đến tháng 8 năm 2018, nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa có quan hệ ngoại giao với 178 quốc gia (trong đó có Palestine, quần đảo Cook và Niue). Tính hợp pháp của nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa là vấn đề tranh chấp đối với Trung Hoa Dân Quốc và một vài quốc gia khác (tính đến tháng 8 năm 2018 có 17 quốc gia có quan hệ ngoại giao chính thức với Trung Hoa Dân Quốc). Năm 1971, nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa thay thế Trung Hoa Dân Quốc trong vị thế là đại diện duy nhất của Trung Quốc tại Liên Hiệp Quốc và vị thế là một trong năm thành viên thường trực của Hội đồng Bảo an Liên Hiệp Quốc. Trung Quốc là một cựu thành viên và cựu lãnh đạo của Phong trào không liên kết, và vẫn nhìn nhận bản thân là nước bênh vực cho những quốc gia đang phát triển. Trung Quốc là một thành viên trong nhóm BRICS cùng với Brasil, Nga, Ấn Độ và Nam Phi.


Theo Chính sách Một Trung Quốc, chính phủ trung ương tại Bắc Kinh đặt điều kiện tiên quyết để thiết lập quan hệ ngoại giao là các quốc gia khác phải thừa nhận yêu sách của họ đối với Đài Loan và đoạn tuyệt các quan hệ chính thức với chính phủ Trung Hoa Dân Quốc. Các quan chức Trung Quốc nhiều lần kháng nghị khi các quốc gia khác tiến hành đàm phán ngoại giao với Đài Loan, đặc biệt là trong vấn đề giao dịch vũ khí. Trung Quốc cũng kháng nghị những hội nghị chính trị giữa các quan chức chính phủ ngoại quốc và Đạt Lai Lạt Ma thứ 14.


Ngoài yêu sách đối với Đài Loan, Trung Quốc cũng tham dự một số tranh chấp lãnh thổ quốc tế khác. Kể từ thập niên 1990, Trung Quốc tham dự các cuộc đàm phán nhằm giải quyết tranh chấp về biên giới trên bộ, trong đó có tranh chấp biên giới với Ấn Độ và một biên giới chưa phân định với Bhutan. Ngoài ra, Trung Quốc còn tham dự các tranh chấp đa phương quanh quyền chiếm hữu một số đảo nhỏ trên biển Đông và biển Hoa Đông, gồm bãi cạn Scarborough, quần đảo Senkaku quần đảo Hoàng Sa và quần đảo Trường Sa.


Trung Quốc thường được tán tụng là một siêu cường tiềm năng, một số nhà bình luận cho rằng phát triển kinh tế nhanh chóng, phát triển năng lực quân sự, dân số rất đông, và ảnh hưởng quốc tế gia tăng là những dấu hiệu cho thấy Trung Quốc sẽ giữ vị thế nổi bật trên toàn cầu trong thế kỷ XXI. Một số học giả lại đặt câu hỏi về định nghĩa "siêu cường", lý luận rằng chỉ riêng kinh tế lớn sẽ không giúp Trung Quốc trở thành siêu cường, và lưu ý rằng Trung Quốc thiếu ảnh hưởng quân sự và văn hóa như Hoa Kỳ.


Năm 2012, Quân Giải phóng Nhân dân Trung Quốc có 2,3 triệu binh sĩ tại ngũ, là lực lượng quân sự thường trực lớn nhất trên thế giới và nằm dưới quyền chỉ huy của Quân ủy Trung ương. Quân Giải phóng Nhân dân Trung Quốc gồm có Lục quân, Hải quân, Không quân, và một lực lượng hạt nhân chiến lược mang tên Bộ đội Pháo binh số hai. Theo chính phủ Trung Quốc, tổng chi phí dành cho quân sự của quốc gia vào năm 2012 là 100 tỷ USD, đứng thứ hai thế giới về ngân sách quân sự. Tuy nhiên, các quốc gia khác như Hoa Kỳ thì cho rằng Trung Quốc không báo cáo mức chính xác về chi tiêu quân sự, vốn được cho là cao hơn nhiều ngân sách chính thức. Lực lượng quân đội nước này vẫn tồn tại những nhược điểm về huấn luyện và nạn tham nhũng tràn lan gây ảnh hưởng mạnh đến năng lực tham chiến của quân đội.


Khoa học và kỹ thuật trong Công nghiệp quốc phòng của Cộng hòa nhân dân Trung Hoa hầu hết được đặt nền móng khi Liên Xô đầu tư mạnh mẽ vào Trung Quốc vào những năm 1950. Và phần lớn các vũ khí quan trọng của Liên Xô đã được cấp giấy phép để sản xuất tại Trung Quốc. Cũng như Liên Xô đã giúp đỡ phát triển công nghệ hạt nhân và vũ khí nguyên tử tại Trung Quốc. CHND Trung Hoa cũng đã có được một số công nghệ của Hoa Kỳ khi mối quan hệ giữa hai nước trở nên nồng ấm vào những năm 1970. Cũng như Trung Quốc bắt đầu sao chép những vũ khí mà mình mua được từ phương Tây nhưng không nhiều do các nước phương Tây thận trọng hơn trong việc mua bán vũ khí với Trung Quốc cũng như bị cấm vận vũ khí vào năm 1989. Đến những năm 1990 thì Trung Quốc bắt đầu sao chép quy mô lớn các vũ khí hiện đại mua được từ Nga. Còn khi Nga từ chối bán các loại vũ khí của mình thì Trung Quốc chuyển sang mua của Ukraina vốn cũng sở hữu nhiều loại vũ khí hiện đại từ thời Liên Xô. Hiện tại thì Trung Quốc đang tích cực sao chép các loại vũ khí của phương Tây mua được từ Israel.


Đã từng có thời, Nga hào phóng với Trung Quốc đến mức cung cấp miễn phí một lượng lớn vũ khí và công nghệ quân sự giúp cho ngành công nghiệp quốc phòng nước này có được một nền tảng cực kỳ quan trọng. Giới phân tích quân sự quốc tế khẳng định, Trung Quốc đã thu được những kết quả "khó tin" nhờ sự trợ giúp của Nga. Các nhà phân tích cho rằng, Bắc Kinh tin tưởng là bằng cách vi phạm bản quyền sản phẩm họ sẽ từng bước ngừng nhập khẩu vũ khí của Nga và tiến tới trở thành một nhà xuất khẩu lớn, đủ sức cạnh tranh với các cường quốc khác. Kể từ đó, Nga đã rất hạn chế bán thiết bị quân sự cho Trung Quốc mặc dù vẫn tiếp tục cung cấp động cơ máy bay. Thêm vào đó, mọi lời đề nghị sử dụng các nghiên cứu công nghệ cao từ phía Trung Quốc đều bị Nga từ chối thẳng thừng nhưng Nga lại sẵn lòng bán cho các đối thủ của Trung Quốc trong khu vực.


Trung Quốc được công nhận là một quốc gia có vũ khí hạt nhân Theo một báo cáo vào năm 2013 của Bộ Quốc phòng Mỹ, Trung Quốc đưa ra thực địa từ 50 đến 75 tên lửa liên lục địa, cùng với một số tên lửa đạn đạo tầm ngắn. Tuy nhiên, so với bốn thành viên khác trong Hội đồng Bảo an Liên Hiệp Quốc, Trung Quốc tương đối hạn chế về năng lực viễn chinh. Nhằm khắc phục tình trạng này, Trung Quốc đã phát triển các tài sản phục vụ viễn chinh, hàng không mẫu hạm đầu tiên của Trung Quốc bắt đầu phục vụ từ năm 2012, và duy trì một hạm đội tầm ngầm đáng kể, gồm cả một số tàu ngầm tấn công hạt nhân và tên lửa đạn đạo. Ngoài ra, Trung Quốc còn thiết lập một mạng lưới gồm các quan hệ quân sự hải ngoại dọc những tuyến đường biển then chốt.


Trung Quốc đạt được những tiến bộ đánh kể trong việc hiện đại hóa không quân kể từ đầu thập niên 2000, mua các chiến đấu cơ của Nga như Sukhoi Su-30, và cũng sản xuất các chiến đấu cơ hiện đại cho mình, đáng chú ý nhất là J-10 và J-11, J-15 và J-16. Trung Quốc còn tham gia phát triển máy bay tàng hình và máy bay chiến đấu không người lái. Nhưng việc không thể tự chế tạo động cơ máy bay khiến cho Trung quốc không thể chế tạo các loại máy bay như J-15 và J-16 với số lượng lớn thậm chí không có khả năng sản xuất máy bay chiến đấu J-11B do vấn đề với các động cơ máy bay nội địa như WS-10A. Vấn đề tương tự đã buộc lực lượng Hải quân Trung Quốc hủy bỏ kế hoạch sử dụng WS-10A cho J-15. Cả hai lực lượng không quân và hải quân Trung quốc đã yêu cầu để thay thế WS-10A bằng các động cơ AL-31F của Nga đáng tin cậy hơn. Việc này làm cho số lượng động cơ nhập khẩu đang có không thể cung cấp đủ cho việc sản xuất máy bay việc này có thể dẫn đến việc ngừng phát triển máy bay cho đến khi có thể tìm được cách tự chủ về động cơ.


Tính đến năm 2016, kinh tế Trung Quốc lớn thứ hai thế giới xét theo GDP danh nghĩa, tổng giá trị khoảng 11.391.619 tỉ USD theo Quỹ Tiền tệ Quốc tế. Nếu xét về GDP theo sức mua tương đương, Trung Quốc đạt 13.395 tỷ USD vào năm 2013, cũng xếp thứ hai sau Hoa Kỳ. Năm 2016, GDP PPP/người của Trung Quốc là 16,660 USD, trong khi GDP danh nghĩa/người là 8,141 USD. Theo cả hai phương pháp, Trung Quốc đều đứng sau khoảng 90 quốc gia (trong số 183 quốc gia trong danh sách của IMF) trong xếp hạng GDP/người toàn cầu.


Từ khi thành lập vào năm 1949 cho đến cuối năm 1978, nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa có một kinh tế kế hoạch tập trung theo kiểu Liên Xô. Sau khi Mao Trạch Đông từ trần vào năm 1976 và Cách mạng văn hóa kết thúc, Đặng Tiểu Bình và tập thể lãnh đạo mới của Trung Quốc bắt đầu cải cách kinh tế và chuyển đổi theo hướng kinh tế hỗn hợp định hướng thị trường hơn dưới sự lãnh đạo của Đảng Cộng sản Trung Quốc. Các hợp tác xã, nông trang tập thể bị giải tán bớt hoặc chuyển đổi hình thức hoạt động và ruộng đất được giao cho các hộ gia đình sử dụng, trong khi đó ngoại thương trở thành một trọng tâm mới quan trọng, dẫn đến việc thiết lập các đặc khu kinh tế. Những doanh nghiệp quốc doạnh không hiệu quả bị tái cơ cấu và những doanh nghiệp thua lỗ phải đóng cửa hoàn toàn, dẫn đến tình trạng thất nghiệp lớn. Trung Quốc hiện nay có đặc điểm chủ yếu là một nền kinh tế thị trường dựa trên quyền sở hữu tài sản tư nhân, và là một trong các ví dụ hàng đầu về chủ nghĩa tư bản nhà nước. Nhà nước vẫn chi phối trong những lĩnh vực "trụ cột" chiến lược như sản xuất năng lượng và công nghiệp nặng, song doanh nghiệp tư nhân mở rộng mạnh mẽ, với khoảng 30 triệu doanh nghiệp tư nhân vào năm 2008.


Kể từ khi bắt đầu tự do hóa kinh tế vào năm 1978, Trung Quốc nằm trong số các nền kinh tế tăng trưởng nhanh nhất trên thế giới, dựa ở mức độ lớn vào tăng trưởng do đầu tư và xuất khẩu. Trong gần 30 năm từ năm 1978, GDP của Trung Quốc đã tăng 15 lần, sản xuất công nghiệp tăng hơn 20 lần; kim ngạch thương mại tăng hơn 100 lần. Vào năm 1992, Trung Quốc vẫn còn xếp thứ 133 thế giới về GDP bình quân đầu người, với hơn một nửa dân số sống dưới mức 2 USD/ngày, nhưng dự kiến tới năm 2022, Trung Quốc sẽ tăng 69 bậc (lên hạng 64 thế giới) trong xếp hạng về GDP bình quân đầu người, và chỉ còn chưa đầy 2% dân số Trung Quốc sống dưới chuẩn nghèo của thế giới.


Theo IMF, tăng trưởng GDP bình quân hàng năm của Trung Quốc trong giai đoạn 2001-2010 là 10,5%. Trong giai đoạn 2007-2011, tăng trưởng kinh tế của Trung Quốc tương đương với tổng tăng trưởng của các quốc gia G7. Năng suất cao, chi phí lao động thấp và cơ sở hạ tầng tương đối thấp khiến Trung Quốc dẫn đầu thế giới về chế tạo. Tuy nhiên, kinh tế Trung Quốc cần rất nhiều năng lượng và không hiệu quả; Trung Quốc trở thành nước tiêu thụ năng lượng lớn nhất thế giới vào năm 2010, dựa vào than đá để cung cấp trên 70% nhu cầu năng lượng trong nước, và vượt qua Hoa Kỳ để trở thành nước nhập khẩu dầu lớn nhất thế giới vào tháng 9 năm 2013.


Trung Quốc là một thành viên của Tổ chức Thương mại Thế giới và là cường quốc giao thương lớn nhất thế giới, với tổng giá trị mậu dịch quốc tế là 3.870 tỷ USD trong năm 2012. Dự trữ ngoại hối của Trung Quốc đạt 2.850 tỷ USD vào cuối năm 2010, là nguồn dự trữ ngoại hối lớn nhất thế giới cho đến đương thời. Năm 2012, Trung Quốc là quốc gia tiếp nhận đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI) nhiều nhất thế giới, thu hút 253 tỷ USD. Trung Quốc cũng đầu tư ra hải ngoại, tổng FDI ra ngoại quốc trong năm 2012 là 62,4 tỷ USD, các công ty Trung Quốc cũng tiến hành những vụ thu mua lớn các hãng ngoại quốc. Tỷ giá hối đoái bị định giá thấp gây xích mích giữa Trung Quốc với các nền kinh tế lớn khác,.


Dân số tầng lớp trung lưu tại Trung Quốc (có thu nhập hàng năm từ 10.000-60.000 USD) đạt trên 300 triệu vào năm 2012. Theo Hurun Report, số lượng tỷ phú USD tại Trung Quốc tăng lên 251 vào năm 2012. Thị trường bán lẻ nội địa của Trung Quốc có giá trị 20.000 tỷ tệ (3.200 tỷ USD) vào năm 2012 và tăng trưởng trên 12%/năm vào năm 2013, trong khi thị trường xa xỉ phẩm phát triển mạnh, với 27,5% thị phần toàn cầu vào năm 2010. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, tăng trưởng kinh tế nhanh chóng của Trung Quốc góp phần vào lạm phát tiêu thụ nghiêm trọng, làm gia tăng các quy định của chính phủ.


Ngoài công nghệ sản xuất quy mô, nền kinh tế Trung Hoa lục địa còn có những điểm nghiêm trọng trực tiếp liên quan đến tội phạm và những đường dây buôn hàng giả. Hoa lục là nguồn xuất phát của 70% lượng hàng giả bị tịch thu trên toàn thế giới trong khoảng những năm 2008-2010. Tổng giá trị hàng giả trên thế giới là khoảng 25 tỷ USD, tương đương với 2% tổng mậu dịch thế giới. Gộp chung các tổ chức phạm pháp buôn người, buôn hàng tiêu thụ, dược phẩm, lâm sản và dã thú bị nghiêm cấm, Các tổ chức buôn hàng giả tại vùng Đông Á có lợi nhuận mỗi năm lên khoảng 90 tỷ USD. Riêng tại Mỹ thì 87% hàng giả bị nhà chức trách bắt được là làm ở Hoa lục.


Tuy nhiên, đến thế kỷ XVII, thế giới phương Tây vượt qua Trung Quốc trên phương diện phát triển khoa học và kỹ thuật. Sau những thất bại quân sự liên tục trước các quốc gia phương Tây trong thế kỷ XIX, những nhà cải cách người Trung Quốc bắt đầu đề xướng khoa học và kỹ thuật hiện đại, một phần của vận động Tự cường. Sau khi Đảng Cộng sản lên nắm quyền vào năm 1949, họ tiến hành các nỗ lực nhằm tổ chức khoa học và kỹ thuật dựa theo mô hình của Liên Xô, theo đó nghiên cứu khoa học là bộ phận của kế hoạch tập trung. Sau khi Mao Trạch Đông từ trần vào năm 1976, khoa học kỹ thuật được xác định là một trong "Bốn cái hiện đại hóa", và chế độ học thuật theo phong cách Liên Xô dần được cải cách.


Kể từ khi kết thúc Cách mạng văn hóa, Trung Quốc đã đầu tư đáng kể cho nghiên cứu khoa học, dành trên 100 tỷ USD cho nghiên cứu và phát triển khoa học riêng trong năm 2011. Khoa học và kỹ thuật được nhìn nhận là trọng yếu để đạt được các mục tiêu kinh tế và chính trị, và có ảnh hưởng như một nguồn tự hào dân tộc đến mức đôi khi được mô tả là "Chủ nghĩa dân tộc kỹ thuật". Mặc dù một số nhà khoa học sinh tại Trung Quốc từng đoạt giải Nobel Vật lý và giải Nobel Hóa học, song họ đều đạt học vị tiến sĩ và tiến hành nghiên cứu đoạt giải Nobel tại phương Tây.[i] Hiện tại thì Trung Quốc đang đối mặt với nhiều cáo buộc ăn cắp công nghệ như một phần trong xu hướng hiện đại hóa đất nước. Việc giành lấy các công nghệ bí mật một cách bất hợp pháp sẽ ít tốn kém và giúp Trung Quốc đẩy nhanh quá trình hiện đại hóa bằng cách bỏ qua các vấn đề đòi hỏi nhiều năm nghiên cứu để giải quyết từ kinh tế cho đến quân sự bằng nhiều con đường khác nhau.


Trung Quốc đang phát triển nhanh chóng hệ thống giáo dục của mình với trọng tâm là khoa học, toán học, và kỹ thuật; năm 2009, hệ thống này đào tạo ra trên 10.000 tiến sĩ kỹ thuật, và 500.000 cử nhân, nhiều hơn bất kỳ quốc gia nào khác. Trung Quốc cũng là nơi xuất bản các bài báo khoa học nhiều thứ hai trên thế giới, với 121.500 bài trong năm 2010. Các công ty kỹ thuật của Trung Quốc như Huawei và Lenovo đứng hàng đầu thế giới về viễn thông và điện toán cá nhân, và các siêu máy tính Trung Quốc luôn có tên trong danh sách mạnh nhất thế giới. Trung Quốc cũng trải qua một sự tăng trưởng đáng kể trong việc sử dụng robot công nghiệp; từ năm 2008 đến năm 2011, việc lắp đặt robot đa chức năng tăng đến 136%.


Trong 10 năm từ 2000 tới 2010, tỷ trọng sản phẩm công nghệ cao của Trung Quốc so với cả thế giới đã tăng từ 6% lên 22%, trong khi đó tỷ trọng của Mỹ giảm từ 21% xuống còn 15%. 16 trường đại học của Trung Quốc đã lọt vào danh sách các trường đại học tốt nhất thế giới do tạp chí Times bình chọn năm 2013, trong đó có cả các trường đại học của Hong Kong. Trung Quốc đã thành lập hai trung tâm công nghệ cao là Thâm Quyến và Công viên khoa học Trung Quan Thôn ở Bắc Kinh, cũng như nhiều "công viên khoa học" ở hàng loạt thành phố lớn của đất nước. Tỷ trọng sản phẩm công nghệ cao trong xuất khẩu của Trung Quốc dao động trong khoảng từ 25 - 30%. Các công ty công nghệ cao của Trung Quốc như Lenovo, Huawei, Xiaomi, Coolpad, ZTE... đã bắt đầu cạnh tranh thành công trên thị trường thế giới.


Chương trình không gian của Trong Quốc nằm vào hàng tích cực nhất thế giới, và là một nguồn quan trọng của niềm tự hào dân tộc. Năm 1970, Trung Quốc phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên của mình là Đông Phương Hồng I, trở thành quốc gia thứ năm có thể thực hiện điều này một cách độc lập. Năm 2003, Trung Quốc trở thành quốc gia thứ ba độc lập đưa người vào không gian, với chuyến bay vũ trụ của Dương Lợi Vĩ trên Thần Châu 5; đến tháng 6 năm 2013, có 10 công dân Trung Quốc đã thực hiện hành trình vào không gian. Năm 2011, môđun trạm không gian đầu tiên của Trung Quốc là Thiên Cung 1 được phóng, đánh dấu bước đầu tiên trong một kế hoạch nhằm lắp ráp một trạm quy mô lớn có người điều khiển vào đầu thập niên 2020. Năm 2013, Trung Quốc thành công trong việc hạ cánh tàu thăm dò Thường Nga 3 và một xe tự hành Ngọc Thố lên Mặt Trăng.


Trung Quốc hiện có số lượng điện thoại di động hoạt động nhiều nhất thế giới, với trên 1 tỷ người sử dụng tính đến tháng 2 năm 2012. Quốc gia này cũng đứng đầu thế giới về số người sử dụng Internet và băng thông rộng, với trên 591 triệu người sử dụng Internet tính đến năm 2013, tương đương khoảng 44% dân số toàn quốc. Một báo cáo vào năm 2013 biểu thị rằng tốc độ đường truyền Internet trung bình toàn quốc là 3,14 MB/s. China Telecom và China Unicom là hai nhà cung cấp băng thông rộng lớn nhất thế giới, chiếm 20% số thuê bao băng thông rộng toàn cầu. China Telecom phục vụ trên 50 triệu thuê bao băng thông rộng, con số của China Unicom là trên 40 triệu (đến năm 2010). Một số công ty viễn thông của Trung Quốc, đáng chú ý nhất là Huawei và ZTE, bị cáo buộc làm gián điệp cho quân đội Trung Quốc. Trung Quốc đang phát triển hệ thống định vị vệ tinh riêng được đặt tên là Bắc Đẩu.


Kể từ cuối thập niên 1990, mạng lưới đường bộ quốc gia của Trung Quốc được mở rộng đáng kể thông qua thiết lập một mạng lưới quốc đạo và công lộ cao tốc. Năm 2011, các quốc đạo của Trung Quốc đạt tổng chiều dài 85.000 km (53.000 mi), trở thành hệ thống công lộ dài nhất trên thế giới. Trung Quốc sở hữu thị trường lớn nhất thế giới đối với ô tô, vượt qua Hoa Kỳ về cả bán và sản xuất ô tô. Số xe bán được trong năm 2009 vượt quá 13,6 triệu và dự đoán đạt 40 triệu vào năm 2020. Trong các khu vực đô thị, xe đạp vẫn là một phương tiện giao thông phổ biến, tính đến năm 2012, có khoảng 470 triệu xe đạp tại Trung Quốc.


Hệ thống đường sắt Trung Quốc thuộc sở hữu nhà nước, nằm trong số các hệ thống nhộn nhịp nhất trên thế giới. Tính đến năm 2013, mạng lưới đường sắt Trung Quốc có tổng chiều dài 103.144 km (64.091 mi), xếp hạng ba trên thế giới. Năm 2013, đường sắt Trung Quốc vận chuyển khoảng 2,106 tỷ lượt hành khách, khoảng 3,967 tỷ tấn hàng hóa. Hệ thống đường sắt cao tốc Trung Quốc bắt đầu được xây dựng từ đầu thập niên 2000, xếp hàng đầu thế giới về chiều dài với 11.028 kilômét (6.852 dặm) đường ray vào năm 2013. Mạng lưới đường ray đường sắt cao tốc được dự tính đạt khoảng 16.000 km (9.900 mi) vào năm 2020. Tính đến tháng 5 năm 2014, 20 thành phố tại Trung Quốc có hệ thống đường sắt đô thị đã đi vào hoạt động, dự tính sẽ có thêm nhiều thành phố sở hữu hệ thống này cho đến năm 2020.


Tính đến năm 2012, Trung Quốc có 182 cảng hàng không thương mại, và trên hai phần ba số cảng hàng không được xây dựng trên toàn cầu trong năm 2013 là tại Trung Quốc, và Boeing cho rằng phi đội thương mại hoạt động tại Trung Quốc sẽ tăng từ 1.910 trong năm 2011 lên 5.980 vào năm 2031. Khoảng 80% không phận của Trung Quốc vẫn bị hạn chế cho sử dụng quân sự, và các hãng hàng không Trung Quốc chiếm tám trong số mười hãng hàng không châu Á tệ nhất về phương diện trì hoãn. Trong năm 2013, Sân bay quốc tế Thủ đô Bắc Kinh xếp hạng nhì thế giới về vận chuyển hành khách.


Theo kết quả điều tra nhân khẩu toàn quốc năm 2010, dân số nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa là 1.370.536.875. Khoảng 16,60% dân số từ 14 tuổi trở xuống, 70,14% từ 15 đến 59 tuổi, và 13,26% từ 60 tuổi trở lên. Do dân số đông và tài nguyên thiên nhiên suy giảm, chính phủ Trung Quốc rất quan tâm đến tốc độ tăng trưởng dân số, và từ năm 1978 họ đã nỗ lực tiến hành với kết quả khác nhau, nhằm thi hành một chính sách kế hoạch hóa gia đình nghiêm ngặt được gọi là "chính sách một con." Trước năm 2013, chính sách này tìm cách hạn chế mỗi gia đình có một con, ngoại trừ các dân tộc thiểu số và linh hoạt nhất định tại các khu vực nông thôn. Một nới lỏng lớn về chính sách được han hành vào tháng 12 năm 2013, cho phép các gia đình có hai con nếu một trong song thân là con một. Dữ liệu từ điều tra nhân khẩu năm 2010 cho thấy rằng tổng tỷ suất sinh là khoảng 1,4. Chính sách một con cùng với truyền thống trọng nam có thể góp phần vào mất cân bằng về tỷ suất giới tính khi sinh. Theo điều tra nhân khẩu năm 2010, tỷ suất giới tính khi sinh là 118,06 nam/100 nữ, cao hơn mức thông thường là khoảng 105 nam/100 nữ. Kết quả điều tra nhân khẩu vào năm 2013 cho thấy nam giới chiếm 51,27% tổng dân số. trong khi con số này vào năm 1953 là 51,82%.


Trung Quốc chính thức công nhận 56 dân tộc riêng biệt, dân tộc đông dân nhất là người Hán, chiếm khoảng 91,51% tổng dân số. Người Hán là dân tộc đơn lẻ lớn nhất trên thế giới,, chiếm thiểu số tại Tây Tạng và Tân Cương và đông hơn các dân tộc khác tại các đơn vị hành chính cấp tỉnh còn lại. Các dân tộc thiểu số chiếm khoảng 8,49% tổng dân số Trung Quốc theo kết quả điều tra nhân khẩu năm 2010. So với điều tra nhân khẩu năm 2000, dân số người Hán tăng 66.537.177, hay 5,74%, trong khi tổng dân số của 55 dân tộc thiểu số tăng 7.362.627, hay 6,92%. Điều tra nhân khẩu năm 2010 cho thấy có 593.832 công dân ngoại quốc cư trú tại Trung Quốc, các nhóm lớn nhất đến từ Hàn Quốc (120.750), Hoa Kỳ (71.493) và Nhật Bản (66.159).


Trung Quốc có 292 ngôn ngữ đang tồn tại. Các ngôn ngữ phổ biến nhất thuộc nhánh Hán của ngữ hệ Hán-Tạng, gồm có Quan thoại (bản ngữ của 70% dân số), và các ngôn ngữ Hán khác: Ngô, Việt (hay Quảng Đông), Mân, Tương, Cám, và Khách Gia. Các ngôn ngữ thuộc nhánh Tạng-Miến như Tạng, Khương, Lô Lô được nói trên khắp cao nguyên Thanh Tạng và Vân Quý. Các ngôn ngữ thiểu số khác tại tây nam Trung Quốc gồm các ngôn ngữ thuộc ngữ hệ Tai-Kadai như tiếng Tráng, H'Mông-Miền và Nam Á. Tại khu vực đông bắc và tây bắc của Trung Quốc, các dân tộc thiểu số nói các ngôn ngữ thuộc ngữ hệ Altai như tiếng Mông Cổ và ngữ hệ Turk như tiếng Duy Ngô Nhĩ. Tiếng Triều Tiên là bản ngữ tại một số khu vực sát biên giới với Bắc Triều Tiên, và tiếng Sarikoli của người Tajik ở miền tây Tân Cương là một ngôn ngữ Ấn-Âu.


Tiếng phổ thông là một dạng của Quan thoại dựa trên phương ngôn Bắc Kinh, là quốc ngữ chính thức của Trung Quốc và được sử dụng làm một ngôn ngữ thông dụng trong nước giữa những cá nhân có bối cảnh ngôn ngữ khác biệt. Chữ Hán được sử dụng làm văn tự cho các ngôn ngữ Hán từ hàng nghìn năm, tạo điều kiện cho người nói các ngôn ngữ và phương ngôn Hán không hiểu lẫn nhau có thể giao tiếp thông qua văn tự. Năm 1956, chính phủ Trung Quốc đưa ra chữ giản thể, thay thế cho chữ phồn thể. Chữ Hán được latinh hóa bằng hệ thống bính âm. Tiếng Tạng sử dụng chữ viết dựa trên mẫu tự Ấn Độ, các dân tộc Hồi giáo tại Trung Quốc thường sử dụng mẫu tự Ba Tư-Ả Rập, còn tiếng Mông Cổ tại Trung Quốc và tiếng Mãn sử dụng chữ viết bắt nguồn từ mẫu tự Duy Ngô Nhĩ cổ.


Trong hàng thiên niên kỷ, văn minh Trung Hoa chịu ảnh hưởng từ nhiều phong trào tôn giáo khác nhau, Tam giáo Trung Hoa bao gồm Nho giáo, Phật giáo và Đạo giáo trên phương diện lịch sử có tác động quan trọng trong việc định hình văn hóa Trung Hoa. Các yếu tố của Tam giáo thường được kết hợp vào các truyền thống tôn giáo quần chúng hoặc dân gian. Hiến pháp Trung Quốc đảm bảo quyền tự do tôn giáo, song các tổ chức tôn giáo không được chính thức chấp thuận có thể phải chịu bách hại ở quy mô quốc gia. Ước tính về nhân khẩu tôn giáo tại Trung Quốc có sự khác biệt. Một nghiên cứu năm 2007 cho thấy 31,4% người Trung Quốc trên 16 tuổi là tín đồ tôn giáo, một nghiên cứu vào năm 2006 thì cho thấy 46% dân số Trung Quốc là tín đồ tôn giáo. Một nghiên cứu vào năm 2007 cho thấy các cá nhân tự xác định là tín đồ Phật giáo chiếm 11–16% dân số trưởng thành tại Trung Quốc, trong khi tín đồ Cơ Đốc giáo chiếm khoảng 3–4%, và tín đồ Hồi giáo chiếm khoảng 1%.


Trung Quốc trải qua đô thị hóa đáng kể trong các thập niên vừa qua. Tỷ lệ dân số trong các khu vực đô thị tăng từ 20% vào năm 1990 lên 46% vào năm 2007. và dân số đô thị của Trung Quốc được dự tính đạt một tỷ vào năm 2030. Năm 2012, có trên 262 triệu công nhân di cư tại Trung Quốc. Trung Quốc có trên 160 thành phố có dân số [đô thị] trên một triệu, trong đó có bảy siêu đô thị (dân số hành chính trên 10 triệu) là Trùng Khánh, Thượng Hải, Bắc Kinh, Quảng Châu, Thiên Tân, Thâm Quyến, và Vũ Hán. Đến năm 2025, ước tính Trung Quốc sẽ có 221 thành phố có trên một triệu dân cư [đô thị].


Bộ Y tế cùng sở y tế cấp tỉnh giám sát nhu cầu y tế của dân cư Trung Quốc. Đặc điểm của chính sách y tế Trung Quốc kể từ đầu thập niên 1950 là tập trung vào y học công cộng và y học dự phòng. Đương thời, Đảng Cộng sản bắt đầu Chiến dịch y tế ái quốc nhằm cải thiện vệ sinh môi trường và vệ sinh cá nhân, cũng như điều trị và ngăn ngừa một số bệnh. Các bệnh hoành hành tại Trung Quốc khi trước như tả, thương hàn và tinh hồng nhiệt gần như bị tiệt trừ trong chiến dịch này. Sau khi Đặng Tiểu Bình bắt đầu thi hành cải cách kinh tế vào năm 1978, tình hình y tế của quần chúng Trung Quốc được cải thiện nhanh chóng do dinh dưỡng tốt hơn, song nhiều dịch vụ y tế công cộng miễn phí tại khu vực nông thôn biến mất cùng với các công xã nhân dân. Chăm sóc y tế tại Trung Quốc bị tư nhân hóa phần lớn, và có sự gia tăng đáng kể về chất lượng. Năm 2009, chính phủ bắt đầu một sáng kiến cung cấp chăm sóc y tế quy mô lớn kéo dài trong 3 năm trị giá 124 tỷ USD. Đến năm 2011, chiến dịch đạt kết quả 95% dân số Trung Quốc có bảo hiểm y tế cơ bản. Năm 2011, Trung Quốc được ước tính là nước cung cấp dược phẩm lớn thứ ba thế giới, song dân cư Trung Quốc phải chịu tổn hại từ việc phát triển và phân phối các dược phẩm giả.


Tuổi thọ dự tính khi sinh tại Trung Quốc là 75 năm, và tỷ suất tử vong trẻ sơ sinh là 11‰ vào năm 2013. Cả hai chỉ số đều được cải thiện đáng kể so với thập niên 1950.[j] Tỷ lệ còi cọc bắt nguồn từ thiếu dinh dưỡng giảm từ 33,1% vào năm 1990 xuống 9,9% vào năm 2010. Mặc dù có các cải thiện đáng kể về y tế và kiến thiết cơ sở y tế tiến bộ, song Trung Quốc có một số vấn đề y tế công cộng mới nổi, như các bệnh về đường hô hấp do ô nhiễm không khí trên quy mô rộng, hàng trăm triệu người hút thuốc lá, và sự gia tăng béo phì trong các dân cư trẻ tại đô thị. Dân số lớn và các thành phố đông đúc dẫn đến bùng phát các dịch bệnh nghiêm trọng trong thời gian gần đây, như bùng phát SARS vào năm 2003. Năm 2010, ô nhiễm không khí khiến cho 1,2 triệu người chết sớm tại Trung Quốc.


Đài Truyền hình Trung ương Trung Quốc (CCTV) là đài truyền hình phát sóng chủ yếu tại Trung Quốc đại lục. Tin tức của Đài được biên tập bởi Bộ Tuyên truyền của Đảng Cộng sản Trung Quốc. Số lượng các tờ báo ở Trung Quốc đại lục đã tăng từ 42 trong năm 1968 cho đến hơn 2.200 ngày nay. Theo một ước tính chính thức, hiện có hơn 7.000 báo và tạp chí trong nước . Một số tờ báo lớn do Nhà nước kiểm soát là: Nhân dân Nhật báo, Bắc Kinh Nhật báo, và Hoàn Cầu Thời Báo.Cơ quan thông tấn chính ở Trung Quốc là Tân Hoa Xã.


Từ thời cổ đại, văn hóa Trung Quốc đã chịu ảnh hưởng mạnh từ Nho giáo và các triết lý cổ điển. Trong hầu hết các triều đại, có thể đạt được cơ hội thăng tiến xã hội thông qua việc giành thành tích cao trong các kỳ khoa cử vốn bắt đầu từ thời Hán. Chú trọng văn chương trong các kỳ khoa cử tác động đến nhận thức chung về tinh thế văn hóa tại Trung Quốc, như niềm tin rằng thư pháp, thi họa là các loại hình nghệ thuật đứng trên nhạc kịch. Văn hóa Trung Quốc từ lâu đã tập trung vào ý thức lịch sử sâu sắc và phần lớn là hướng nội. Khảo thí và nhân tài vẫn được đánh giá rất cao tại Trung Quốc hiện nay.


Các lãnh đạo đầu tiên của nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa tìm cách thay đổi một số khía cạnh truyền thống của văn hóa Trung Quốc, như quyền chiếm hữu đất tại nông thôn, phân biệt giới tính, và hệ thống Nho học trong giáo dục, trong khi duy trì những khía cạnh khác, như cấu trúc gia đình và văn hóa phục tùng quốc gia. Một số nhà quan sát nhìn nhận giai đoạn sau năm 1949 như một sự tiếp tục lịch sử triều đại Trung Hoa truyền thống, một số khác thì cho rằng sự thống trị của Đảng Cộng sản gây tổn hại cho nền tảng của văn hóa Trung Hoa, đặc biệt là qua các phương trào chính trị như Cách mạng văn hóa trong thập niên 1960, khi đó nhiều khía cạnh văn hóa truyền thống bị phá hủy do bị nhìn nhận là lạc hậu hay tàn tích của phong kiến. Nhiều khía cạnh quan trọng của đạo đức và văn hóa Trung Hoa truyền thống, như Khổng giáo, nghệ thuật, văn chương, nghệ thuật trình diễn như Kinh kịch, bị biến đổi để phù hợp với các chính sách và tuyên truyền của chính phủ vào đương thời. Hiện nay, việc tiếp cận với truyền thông ngoại quốc bị hạn chế cao độ; mỗi năm chỉ có 34 phim ngoại quốc được phép trình chiếu trong các rạp chiếu phim tại Trung Quốc.


Ngày nay, chính phủ Trung Quốc chấp thuận nhiều yếu tố của văn hóa Trung Hoa truyền thống có tính nguyên tắc đối với xã hội Trung Quốc. Cùng với sự gia tăng của chủ nghĩa dân tộc Trung Hoa và kết thúc Cách mạng văn hóa, nhiều hình thức nghệ thuật, văn chương, âm nhạc, điện ảnh, trang phục, và kiến trúc về Trung Hoa truyền thống chứng kiến một sự phục hưng mạnh mẽ, Trung Quốc hiện đứng thứ ba thế giới về số du khách ngoại quốc đến tham quan, với 55,7 khách quốc tế trong năm 2010. Ước tính có 740 triệu du khách Trung Quốc lữ hành nội địa trong tháng 10 năm 2012.


Ẩm thực Trung Quốc rất đa dạng, có nền tảng là lịch sử ẩm thực kéo dài hàng thiên niên kỷ. Các quân chủ Trung Hoa cổ đại được biết là có nhiều phòng ăn trong cung, mỗi phòng lại chia thành vài gian, mỗi gian phục vụ một loại món ăn đặc trưng. Lúa gạo là cây lương thực phổ biến nhất, được trồng tại phía nam Hoài Hà; lúa mì là loại cây trồng phổ biến thứ nhì và tập trung tại đồng bằng miền bắc. Thịt lợn là loại thịt phổ biến nhất tại Trung Quốc, chiếm khoảng ba phần tư tổng lượng tiêu thụ thịt toàn quốc. Gia vị là trọng tâm trong ẩm thực Trung Hoa.


Văn học Trung Quốc nở rộ kể từ triều đại nhà Chu. Văn học ở đây có thể hiểu rộng là tất cả những văn bản cổ điển của Trung Quốc trình bày một loạt các tư tưởng và bao trùm mọi lĩnh vực chứ không chỉ là những tác phẩm nghệ thuật. Một trong số những văn bản lâu đời nhất và có tầm ảnh hưởng lớn nhất bao gồm Kinh Dịch và Kinh Thư nằm trong bộ Tứ Thư và Ngũ Kinh được coi là nền tảng của Nho giáo . Thơ Trung Quốc đạt đến đỉnh cao trong thời đại nhà Đường, với những nhà thơ kiệt xuất như Lý Bạch và Đỗ Phủ . Sử học Trung Quốc có đại diện tiêu biểu là Tư Mã Thiên với cuốn Sử ký. Tiểu thuyết là một thể loại văn học phát triển từ thời Nhà Minh, nổi tiếng nhất là 4 tác phẩm được coi như Tứ đại danh tác bao gồm Tam Quốc diễn nghĩa, Tây Du Ký, Thủy Hử và Hồng Lâu Mộng. Một số cái tên lớn của nền văn học Trung Quốc hiện đại có thể kể đến như Lỗ Tấn, Hồ Thích hay Mạc Ngôn .


Thời Xuân Thu - Chiến Quốc, ở Trung Quốc đã xuất hiện rất nhiều những nhà tư tưởng đưa ra những lý thuyết để tổ chức xã hội và giải thích các vấn đề của cuộc sống. Bách Gia Chư Tử chứng kiến sự mở rộng to lớn về văn hóa và trí thức ở Trung Quốc kéo dài từ 770 đến 222 TCN, được gọi là thời đại hoàng kim của tư tưởng Trung Quốc khi nó chứng kiến sự nảy nở của nhiều trường phái tư tưởng khác nhau như Khổng giáo, Đạo giáo, Pháp gia, Mặc gia, Âm dương gia (với các thuyêt âm dương, ngũ hành, bát quái). Nghệ thuật quân sự trong giai đoạn này cũng xuất hiện hai nhà tư tưởng lớn là Tôn Tử và Tôn Tẫn với những quyển binh pháp quân sự nổi tiếng.


Hội họa Trung Quốc có lịch sử 5000 - 6000 năm với các loại hình: bạch hoạ, bản hoạ, bích hoạ. Đặc biệt là nghệ thuật vẽ tranh thuỷ mạc, có ảnh hưởng nhiều tới các nước ở Châu Á. Cuốn Lục pháp luận của Tạ Hách đã tổng kết những kinh nghiệm hội họa từ đời Hán đến đời Tuỳ. Tranh phong cảnh được coi là đặc trưng của nền hội họa Trung Quốc, mà đã phát triển đỉnh cao từ thời kì Ngũ Đại đên thời Bắc Tống (907–1127). Điêu khắc Trung Quốc được phân thành các ngành riêng như: Ngọc điêu, thạch điêu, mộc điêu. Những tác phẩm nổi tiếng như cặp tượng Tần ngẫu đời Tần, tượng Lạc sơn đại Phật đời Tây Hán (pho tượng cao nhất thế giới), tượng Phật nghìn mắt nghìn tay. Không giống như phong cách kiến trúc Phương Tây, kiến trúc Trung Hoa chú trọng đến chiều rộng hơn là chiều cao của công trình. Phong thủy đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình xây dựng. Một số công trình kiến trúc nổi tiếng thế giới có thể kể đến như: Vạn Lý Trường Thành (dài 6700 km), Thành Tràng An, Cố cung, Tử cấm thành ở Bắc Kinh.


Trung Quốc sở hữu một trong những văn hóa thể thao lâu đời nhất trên thế giới. Có bằng chứng biểu thị rằng bắn cung (xạ tiễn) được thực hành từ thời Tây Chu. Đấu kiếm (kiếm thuật) và một dạng bóng đá (xúc cúc) cũng truy nguyên từ các triều đại ban đầu của Trung Quốc. Ngày nay, một số môn thể thao phổ biến nhất tại Trung Quốc gồm võ thuật, bóng rổ, bóng đá, bóng bàn, cầu lông,thể thao dưới nước và snooker. Các trò chơi trên bàn như cờ vây, cờ tướng, và gây đây hơn là cờ vua cũng được chơi ở cấp độ chuyên nghiệp.


Rèn luyện thể chất được chú trọng cao trong văn hóa Trung Hoa, các bài tập buổi sáng như khí công và thái cực quyền được thực hành rộng rãi, và phòng tập thể dục và câu lạc bộ sức khỏe thương mại trở nên phổ biến trên toàn quốc. Những thanh niên Trung Quốc cũng thích bóng đá và bóng rổ, đặc biệt là trong các trung tâm đô thị có không gian hạn chế. Bóng rổ hiện đang là môn thể thao phổ biến nhất Trung Quốc , quốc giá này cũng sản sinh ra nhiều cầu thủ tầm cỡ thế giới như Yao Ming hay Yi Jianlian. Đội tuyển bóng đá quốc gia Trung Quốc từng tham dự Giải vô địch bóng đá thế giới 2002. Trung Quốc giữ thế thống trị trong các môn thể thao như bóng bàn (với Mã Long là vận động viên bóng bàn số 1 thế giới), cầu lông (với những tay vợt hàng đầu như Lâm Đan hay Thầm Long), và kung fu. Ngoài ra, Trung Quốc còn là nơi có số người đi xe đạp lớn nhất, với 470 triệu xe đạp trong năm 2012. Nhiều môn thể thao truyền thống khác như đua thuyền rồng, vật kiểu Mông Cổ, và đua ngựa cũng phổ biến.


Kinh tế Hàn Quốc là nền kinh tế phát triển, đứng thứ tư ở châu Á và đứng thứ 11 trên thế giới theo GDP năm 2016. Sau Chiến tranh Triều Tiên, kinh tế Hàn Quốc đã phát triển nhanh chóng, từ một trong những nước nghèo nhất thế giới trở thành một trong những nước phát triển nhất. Cuối thế kỷ 20, Hàn Quốc là một trong những nước có tốc độ tăng trưởng kinh tế nhanh nhất trong lịch sử thế giới hiện đại. GDP (PPP) bình quân đầu người của đất nước đã nhảy vọt từ 100 USD vào năm 1963 lên mức 10.000 USD vào năm 1995 và 25.000 USD vào năm 2007. Bất chấp các ảnh hưởng nặng nề từ cuộc khủng hoảng kinh tế châu Á 1997, nước này đã khôi phục kinh tế rất nhanh chóng và vững chắc. Người ta thường nhắc đến sự phát triển thần kỳ về kinh tế của Hàn Quốc như là "Huyền thoại sông Hán".


Hàn Quốc cũng là một nước phát triển có sự tăng trưởng kinh tế nhanh nhất, với tốc độ tăng trưởng GDP bình quân là 5% mỗi năm - một phân tích gần đây nhất bởi Goldman Sachs năm 2007 đã chỉ ra nếu duy trì được tốc độ tăng trưởng này, Hàn Quốc sẽ trở thành nước có nền kinh tế lớn thứ 9 trên thế giới vào năm 2025 với GDP bình quân đầu người là 52.000 USD và tiếp 25 năm sau nữa sẽ vượt qua tất cả các nước ngoại trừ Hoa Kỳ để trở thành nước có GDP đầu người thứ hai trên thế giới, với bình quân đầu người là 81.000 USD .


Trong những năm 1970 đến 1980, Kinh tế Hàn Quốc tập trung vào ngành công nghiệp nặng và sản xuất ô tô. Với sự hỗ trợ của chính phủ, POSCO, một công ty sản xuất thép, được thành lập trong vòng gần 3 năm, là một xương sống đầu tiên cho nền kinh tế Hàn Quốc trong những năm tiếp theo. Ngày nay, POSCO là nhà sản xuất thép đứng thứ 3 trên thế giới. Hàn Quốc là nước đóng tàu lớn nhất trên thế giới với các công ty hoạt động đa quốc gia như Hyundai Heavy Industries và Samsung Heavy Industries luôn thống trị thị trường đóng tàu toàn cầu. Ngành sản xuất ô tô cũng phát triển một cách nhanh chóng, đang cố gắng để trở thành một trong những nước đứng đầu thế giới, điển hình là Hyundai Kia Automotive Group, đưa Hàn Quốc thành nước đứng thứ 5 trên thế giới về sản xuất ô tô.


Năm 1996, Hàn Quốc trở thành thành viên của OECD, một mốc quan trọng trong lịch sử phát triển của đất nước. Giống như các quốc gia phát triển khác, ngành dịch vụ đã tăng nhanh, chiếm khoảng 70% GDP. Cùng với sự phát triển về kinh tế, đời sống của nhân dân được nâng cao rất nhanh trở nên ngang bằng các quốc gia phát triển khác ở châu Âu và các nước Bắc Mỹ. Chỉ số phát triển con người (HDI) đạt 0,912 vào năm 2006. Hiện nay, thu nhập và tài sản của Hàn Quốc đang tăng một phần là do sự đầu tư và xuất khẩu công nghệ cao sang các nước đang phát triển như Trung Quốc, Việt Nam, và Indonesia.


Khi Tướng Park Chung-hee nắm quyền vào năm 1961, Hàn Quốc đã có một thu nhập bình quân đầu người ít hơn $ 80 USD mỗi năm. Trong thời gian đó, Hàn Quốc chủ yếu là phụ thuộc vào viện trợ nước ngoài, chủ yếu là từ Mỹ để đổi lấy sự tham gia của Hàn Quốc trong chiến tranh Việt Nam. Hàn Quốc đã cử khoảng 320.000 quân nhân sang tham chiến cùng Mỹ trong chiến tranh Việt Nam để đổi lấy những khoản viện trợ của Mỹ. Khoảng 5.000 lính Hàn Quốc đã chết và khoảng 11.000 lính khác bị thương tật trong cuộc chiến này. Đội quân này cũng gây ra một danh sách dài những tội ác chiến tranh, những vụ thảm sát thường dân Việt Nam khi tham chiến. Đổi lại, chính phủ Hoa Kỳ tài trợ mọi khoản chiến phí và trả tiền lương cho lính Hàn Quốc, tổng cộng khoảng 10 tỷ đôla Mĩ (tương đương 70 tỷ USD theo thời giá 2016). Số tiền được Mỹ chuyển thẳng cho chính phủ Hàn Quốc dưới hình thức trợ cấp, cho vay, chuyển giao công nghệ và ưu đãi thị trường


Kế hoạch phát triển kinh tế của Hàn Quốc trong thập niên 1960-1970 dựa vào xuất khẩu nhờ giá thành thấp. Chi phí sản xuất được cố tình hạ thấp đến mức tối thiểu bằng cách toàn dân phải cam chịu gian khổ, tiêu dùng hết sức tiết kiệm, chính sách toàn quốc thắt lưng buộc bụng được áp dụng. Các sản phẩm xa xỉ như mỹ phẩm, oto cao cấp, quần áo thời trang, tivi màu... bị hạn chế nhập khẩu ở mức tối đa. Người dân làm việc nặng nhọc và triền miên, nhưng sống kham khổ. Hàng tuần mỗi người dân đều phải nhịn ăn một bữa, không hút thuốc ngoại nhập, không uống cà phê. Thời gian lao động kéo dài đến 12-14 tiếng mỗi ngày. Điều kiện lao động kém, lương rất thấp. Các nguồn tài chính có được nhờ chính sách tiết kiệm đến mức kham khổ lại được tái đầu tư vào sản xuất. Phong trào Saemaeul (còn gọi là Phong trào cộng đồng cư dân mới) của Chính phủ tập trung vào phát triển nông thôn Hàn Quốc bằng việc động viên người dân lao động công ích, cải tạo cơ sở hạ tầng mà không cần được trả lương.


Trong vòng chưa đầy bốn thập kỷ, Seoul đã trở thành một thành phố toàn cầu, một trung tâm kinh doanh và thương mại ở Đông Bắc Á và một trung tâm kinh tế phát triển cao, tạo nền móng cho các cơ sở hạ tầng công nghệ và thông tin liên lạc tiên tiến. Hàn Quốc xem xét tăng trưởng nhanh chóng này là biểu tượng của niềm tự hào quốc gia và tự lập. Bên cạnh phong trào Saemaeul, chính phủ Hàn Quốc thực hiện một kế hoạch phát triển kinh tế hiệu quả được gọi là Kế hoạch năm năm. Có hơn 5 kế hoạch được tạo ra, và chúng được thiết kế để vực dậy nền kinh tế. Mỗi kế hoạch trong số đó đã góp phần vào công nghiệp hóa và mở rộng các thị trường Hàn Quốc.


Samsung Electric Industries được thành lập như Samsung Group công nghiệp và 1969 ở Suwon, Hàn Quốc. Các sản phẩm thời kì đầu là điện tử thiết bị điện gia dụng bao gồm truyền hình, máy tính, tủ lạnh, máy lạnh và máy giặt. Năm 1970, Samsung Group thành lập các công ty con khác, Samsung-NEC, gia nhập với NEC Corporation của Nhật Bản để sản xuất thiết bị gia dụng và thiết bị nghe nhìn. Năm 1974, tập đoàn mở rộng sang kinh doanh bán dẫn mua lại từ Korea Semiconductor, một trong những công ty sản xuất chip đầu tiên trong cả nước vào thời điểm đó. Việc mua lại Korea Telecommunications, một nhà sản xuất hệ thống chuyển mạch điện tử, đã hoàn thành vào đầu những năm 1980.


Năm 1981, Samsung Electric Industries sản xuất hơn 10 triệu truyền hình trắng đen. Vào tháng 2 năm 1983, người thành lập Samsung, Lee Byung-chull, thông báo đặt tên lên "Tokyo declaration", và ý định của ông là Samsung sẽ trở thành một nhà cung cấp DRAM (bộ truy cập ngẫu nhiên động). Một năm sau, Samsung trở thành công ty thứ ba trên thế giới phát triển 64kb DRAM.[cần dẫn nguồn] Năm 1988, Samsung Electric Industries sát nhập với Samsung Semiconductor & Communications tạo thành Samsung Electronics.


Đó là quyết định bởi Lee Kun-Hee, Samsung cần phải thay đổi chiến lược. Công ty hoãn việc sản xuất của một số dòng sản phẩm không chạy và thay vì theo đuổi một quá trình thiết kế, sản xuất các linh kiện và đầu tư cho các công ty khác. Ngoài ra, Samsung đưa ra kế hoạch 10 năm để loại bỏ hình ảnh "thương hiệu ngân sách" và thách thức với Sony một công ty sản xuất điện tử tiêu dùng lớn nhất thế giới. Hy vọng rằng bằng cách này Samsung sẽ biết được rằng bàng cách nào làm và đưa công nghệ dẫn đầu tương lai. Chiến lược theo chiều dọc này gặt hái nhiều thành công cho Samsung và cuối năm 2000.


Samsung đã có một số đột phá công nghệ đặc biệt trong lĩnh vực bộ nhớ mà được phổ biến trong hầu hết các sản phẩm điện tử ngày nay. Nó bao gồm 64Mb DRAM đầu tiên trên thế giới vào năm 1992, 256 Mb DRAM năm 1994, 1Gb DRAM năm 1996. Năm 2004, Samsung phát triển chip bộ nhớ NAND 8Gb đầu tiên trên thế giới và một thỏa thuận sản xuất với Apple vào năm 2005. Một thỏa thuận với Apple về chip nhớ được niêm phong từ năm 2005, tính đến tháng 10 năm 2013, Samsung vẫn còn là nhà cung cấp chính cho Apple, sản xuất vi xử lý A7 nằm bên trong sản phẩm iPhone 5s.


Năm 2009 và 2010, Mỹ và EU đã phạt công ty, cùng với 8 nhà sản xuất chip bộ nhớ khác, về một phần trong kế hoạch ấn định giá đã xảy ra vào giữa năm 1999 và 2002. Các công ty bị phạt khác bao gồm Infineon Technologies, Elpida Memory và Micron Technology. Vào tháng 12 năm 2010, EU miễn cung cấp cho Samsung Electronics về thông tin trong khi điều tra (LG Display, AU Optronics, Chimei InnoLux, Chunghwa Picture Tubes và HannStar Display có liên quan như trí tuệ của công ty này).


Do doanh thu điện thoại thông minh—đặc biệt doanh thu của thiết bị cầm tay giá thấp ở một số thị trường như Ấn Độ và Trung Quốc—Samsung đạt thu nhập kỉ lục trong Q3 2013. Lợi nhuận hoạt động trong khoảng thời gian này đã tăng lên khoảng 10.1 nghìn tỉ won (US$9.4 tỉ), một con số thúc đẩy bởi doanh thu chip bộ nhớ của khách hàng như Apple, Inc. Vào 14 tháng 10 năm 2013, Samsung Electronics công khai xin lỗi về việc sử dụng các thành phần tân trang lại từ máy tính bàn rẻ hơn để sửa thành sản phẩm cao cấp.


Samsung cung cấp tài trợ cho lễ kỷ niệm Giải Oscar lần thứ 86 năm 2014, do việc sử dụng điện thoại thông minh Samsung Galaxy Note bởi chủ trì Ellen DeGeneres trong một bức ảnh tự sướng nhóm đã trở thành hiện tượng lan truyền trực tuyến, công ty quyên góp US$3 triệu cho hai nhà tổ chức từ thiện được lựa chọn bởi DeGeneres. Samsung chính thức giải thích: "... chúng tôi muốn đóng góp cho tổ chức từ thiện của Ellen lựa chọn: St Jude’ và Hội nhân đạo. Samsung sẽ quyên góp $1.5 triệu cho mỗi tổ chức."


Thuyền trưởng James Cook bằng chuyến hành trình của mình vào thập niên 1770 đã chứng minh vùng cực Nam của địa cầu có nước bao quanh. Kể từ đó, các nhà địa lý đã không chấp nhận ranh giới phía bắc của Nam Đại Dương hoặc thậm chí là sự tồn tại của đại dương này; thay vào đó họ nhận định nó là một phần của Thái Bình Dương, Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương. Cách nhìn nhận này vẫn là chính sách chính thức hiện tại của Tổ chức Thủy văn Quốc tế (IHO) bởi đợt sửa đổi năm 2000 về những định nghĩa bao gồm Nam Đại Dương là vùng nước nằm phía nam vĩ tuyến 60°N vẫn chưa được thông qua. Một số ý kiến khác cho rằng đới hội tụ Nam Cực biến động theo mùa là ranh giới tự nhiên của Nam Đại Dương.


Trước thời điểm Cục Thủy văn Quốc tế (IHB), tiền thân của IHO, nhóm họp hội nghị quốc tế đầu tiên vào ngày 24 tháng 7 năm 1919, ranh giới cũng như tên gọi của các biển và đại dương chưa đạt đồng thuận trên bình diện quốc tế. Sau đó IHO đã công bố những điều này trong tài liệu Giới hạn của biển và đại dương (Limits of Oceans and Seas) với ấn bản đầu tiên năm 1928. Kể từ ấn bản này, ranh giới phía Bắc của Nam Đại Dương đã dịch chuyển dần xuống phía Nam; tới năm 1953 thì nó đã không còn được công bố chính thức và các cơ quan thủy văn địa phương được quyền tự quyết giới hạn của riêng mình. Trong đợt sửa đổi năm 2000, IHO công nhận đại dương này và định nghĩa nó là vùng nước phía nam vĩ tuyến 60°N, tuy nhiên điều này lại không chính thức được thông qua bởi sự bế tắc trong những vấn đề khác như là những tranh cãi liên quan tới tên gọi biển Nhật Bản. Dù vậy định nghĩa của IHO năm 2000 đã lưu hành trong ấn bản dự thảo năm 2002 và được một số tổ chức trong và ngoài IHO sử dụng ví dụ như Cơ quan Tình báo Trung ương Mỹ, và Merriam-Webster, một công ty chuyên xuất bản từ điển.[ct 1] Giới chức Úc nhận định vị trí của Nam Đại Dương là nằm ngay phía Nam nước Úc. Hiệp hội Địa lý Quốc gia Hoa Kỳ thì không công nhận đại dương này, họ mô tả nó (nếu có) bằng kiểu chữ khác so với các đại dương còn lại và thể hiện Thái Bình Dương, Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương mở rộng đến châu Nam Cực cả trên bản đồ in và trực tuyến. Hema Maps và GeoNova là hai trong số các nhà xuất bản bản đồ có sử dụng thuật ngữ Nam Đại Dương.


Các tác giả sử dụng thuật ngữ "Nam Đại Dương" để đặt tên cho vùng nước bao quanh vùng cực Nam còn bí ẩn áp dụng những giới hạn khác nhau. Những tường thuật về cuộc hành trình thứ hai của James Cook ngụ ý New Caledonia tiếp giáp với đại dương này. Từ điển Địa lý của Peacock năm 1795 thì mô tả nó nằm "về phía Nam châu Mỹ và châu Phi". Vào năm 1796 John Payne đã lấy vĩ tuyến 40 làm giới hạn phía Bắc; còn cuốn Edinburgh Gazeteer năm 1927 thì dùng vĩ tuyến 50. Trong tác phẩm Family Magazine năm 1835, "Đại dương phía Nam Lớn" được phân thành "Đại dương phía Nam" (Nam Đại Dương) và "Đại Dương Antarctick [sic]" dọc theo vòng Nam Cực với giới hạn phía Bắc của Nam Đại Dương là đường nối liền mũi Sừng, mũi Hảo Vọng, vùng đất Van Diemen (Tasmania ngày nay) và miền Nam New Zealand.


Cụ thể, ranh giới phía Bắc chạy từ mũi Sừng ở Nam Mỹ theo hướng Đông qua mũi Agulhas ở châu Phi, mũi Leeuwin ở Tây Úc, dọc đường bờ biển phía Nam lục địa Úc tới mũi Otway thuộc tiểu bang Victoria, rồi xuống phía Nam vượt qua eo biển Bass tới mũi Wickham ở đảo King, sau đó chạy dọc đường bờ biển phía Tây đảo King tới mũi Grim, Tasmania. Tiếp theo giới hạn đi theo đường bờ biển phía Tây Tasmania hướng xuống phía Nam tới mũi Đông Nam, rồi chuyển hướng Đông tới đảo Broughton, New Zealand trước khi quay trở lại mũi Sừng.


Sau một quãng thời gian dài, tới năm 2000 IHO lật lại vấn đề Nam Đại Dương với một cuộc khảo sát. Có 28 trong tống số 68 nước thành viên hưởng ứng và tất cả đều đồng ý định nghĩa lại đại dương này ngoại trừ Argentina, phản ánh tầm quan trọng của các dòng hải lưu mà các nhà hải dương học đã đặt ra. Đề xuất tên gọi Southern Ocean (Nam Đại Dương) giành phần thắng với 18 phiếu, nhiều hơn Antarctic Ocean (Nam Cực Dương). Một nửa số phiếu ủng hộ định nghĩa giới hạn phía bắc của đại dương là tại vĩ tuyến 60°N (vĩ tuyến này không đi qua vùng đất nào); nửa còn lại thiên về những định nghĩa khác, đa phần chọn vĩ tuyến 50°N, số ít thì xa hơn về phía bắc lấy vĩ tuyến 35°N.


Dự thảo ấn bản thứ tư tài liệu Giới hạn của biển và đại dương đã lưu hành tới các nước thành viên của IHO trong tháng 8 năm 2002 (đôi khi ấn bản này được gọi là "ấn bản 2000"). Tuy nhiên tài liệu này chưa được công bố do mối quan ngại của một số nước liên quan tới các vấn đề tên gọi của các khu vực trên thế giới, chủ yếu là tranh cãi về tên gọi biển Nhật Bản, và ngoài ra còn có những thay đổi khác, 60 biến được đặt tên mới và ngay cả tên của tài liệu cũng đã thay đổi. Australia thể hiện sự dè dặt với giới hạn của Nam Đại Dương. Về mặt chính thức thì ấn bản thứ ba vẫn chưa được thay thế.


Dù vậy, định nghĩa trong ấn bản thứ tư đã được nhiều quốc gia, nhà khoa học và tổ chức như Cơ quan Tình báo Trung ương Mỹ và Merriam-Webster sử dụng. Một số cơ quan thủy văn các nước tự chọn giới hạn cho riêng mình, ví dụ như Vương quốc Anh lấy vĩ tuyến 55°N. Các tổ chức khác ưa giới hạn xa hơn về phía bắc. Encyclopædia Britannica mô tả Nam Đại Dương mở rộng lên phía bắc tới Nam Mỹ và coi đới hội tụ Nam Cực có ý nghĩa to lớn; thế nhưng tài liệu này cũng lại mô tả Ấn Độ Dương mở rộng về phía nam tới lục địa Nam Cực, một sự mâu thuẫn.


Ở Úc (hay Australia), những chuyên gia bản đồ định nghĩa Nam Đại Dương bao gồm toàn bộ vùng nước nằm giữa châu Nam Cực và đường bờ biển phía nam Australia và New Zealand. Mô tả này về cơ bản là giống với ấn bản đầu tiên tài liệu của IHO và cũng có thể xem là giống ấn bản thứ hai; ở ấn bản thứ hai Vịnh Đại Úc được mô tả là thực thể địa lý nằm giữa đường bờ biển Australia và Nam Đại Dương[ct 2]. Trên bản đồ duyên hải Tasmania và Nam Úc, phần biển được gán cho tên gọi Nam Đại Dương, trong khi mũi Leeuwin ở Tây Úc được xem là điểm mà tại đó Ấn Độ Dương và Nam Đại Dương tiếp xúc nhau.


Vào tháng 12 năm 1839, một đoàn thám hiểm gồm tàu chiến USS Vincennes và USS Peacock , thuyền buồm USS Porpoise (brig: thuyền hai cột buồm), Relief (full-rigged ship: thuyền ba cột buồm trở lên), Sea Gull và USS Flying Fish (schooner: thuyền buồm dọc), đã khởi hành từ Sydney, Australia như một phần kế hoạch thám hiểm của Mỹ được sự chỉ đạo của hải quân nước này (đôi khi còn gọi là "cuộc thám hiểm Wilkes"). Đoàn thuyền tiến vào Nam Đại Dương, hay khi đó gọi là đại dương Nam Cực, và thông báo về việc khám phá "lục địa Nam Cực phía tây quần đảo Balleny" vào ngày 25 tháng 1 năm 1840. Phần châu Nam Cực đó về sau đã được đặt tên là "Vùng đất Wilkes" và tên gọi này vẫn còn duy trì cho tới ngày nay.


Vào năm 1946, chuẩn đô đốc hải quân Hoa Kỳ Richard Evelyn Byrd và hơn 4.700 quân nhân đã tới vùng Nam Cực trong một chuyến viễn chinh được gọi là Chiến dịch Highjump. Dù chuyến đi được thông báo tới công chúng là sứ mệnh khoa học, những chi tiết đã được giữ bí mật và có thể trên thực tế đây là một cuộc huấn luyện hoặc sát hạch quân sự. Số trang thiết bị quân sự là nhiều bất thường, gồm một tàu sân bay, một số lượng tàu ngầm, tàu hỗ trợ, lính xung kích và xe quân sự. Chuyến đi dự kiến kéo dài tám tháng nhưng đã bất ngờ kết thúc chỉ sau hai tháng. Không có lời giải thích thực sự nào cho việc kết thúc sớm được chính thức đưa ra.


Thuyền trưởng Finn Ronne, cán bộ điều hành của Byrd, đã quay trở lại châu Nam Cực trong chuyến viễn chinh vào năm 1947-1948 với sự hỗ trợ của hải quân, ba máy bay, và những chú chó. Phần lớn vùng đất Palmer và đường bờ biển Weddell đã được khám phá và vẽ bản đồ nhờ chuyến đi cùng việc nhận dạng thềm băng Ronne. Ronne đã di chuyển quãng đường 3.600 dặm bằng ván trượt và xe chó kéo, nhiều hơn bất kỳ nhà thám hiểm nào khác trong lịch sử. Cuộc thám hiểm nghiên cứu vùng Nam Cực Ronne (RARE) đã khám phá đường bờ biển chưa được biết đến cuối cùng trên thế giới và là chuyến thám hiểm vùng Nam Cực đầu tiên có nữ giới tham gia.


Explorer là một chiếc tàu du lịch vận hành bởi nhà thám hiểm người Thụy Điển Lars-Eric Lindblad. Cuộc hành trình tới châu Nam Cực của Explorer năm 1969 được xem như tiên phong cho ngành du lịch biển tại khu vực này hiện nay. Đây là tàu du lịch đầu tiên được thiết kế để di chuyển trên vùng nước băng giá của Nam Đại Dương và cũng là con tàu đầu tiên chìm tại đại dương này sau khi va phải một vật thể chìm không xác định (theo báo cáo là băng) vào ngày 23 tháng 11 năm 2007. Chiếc tàu đã bị bỏ lại tại vùng biển gần quần đảo Nam Shetland, khu vực thường giông tố nhưng khi đó thời tiết là đẹp. Hải quân Chile xác nhận tàu chìm tại tọa độ xấp xỉ 62° 24′ Nam, 57° 16′ Tây, ở độ sâu khoảng 600 m.. Không có nạn nhân thiệt mạng trong vụ tai nạn.


Phân vùng của đại dương là những vùng đặc trưng về mặt địa lý như "biển", "eo biển", "vịnh", "kênh nước". Nam Đại Dương có nhiều phân vùng được định nghĩa trong dự thảo ấn bản thứ tư tài liệu Giới hạn của biển và đại dương năm 2002 của IHO, theo chiều kim đồng hồ quanh châu Nam Cực gồm có (trong ngoặc là số đồ thị của IHO) biển Weddell (10.1), biển Lazarev (10.2), biển Riiser-Larsen (10.3), biển Cosmonauts (10.4), biển Cooperation (10.5), biển Davis (10.6), vịnh Tryoshinikova (10.6.1), biển Mawson (10.7), biển Dumont D'Urville (10.8), biển Somov (10.9), biển Ross (10.10), vịnh McMurdo (10.10.1), biển Amundsen (10.11), biển Bellingshausen (10.12), một phần eo biển Drake (10.13), eo biển Bransfield (10.14) và một phần biển Scotia (4.2).[ct 3][ct 4] Một số biển không được tính trong tài liệu năm 1953 của IHO như "biển Consmonauts", "biển Cooperation", và "biển Somov" đã có mặt vì đa phần các biển này được đặt tên từ năm 1962 trở về sau. Vài tổ chức địa lý và atlas hàng đầu không áp dụng ba cái tên này, như ấn bản thứ 10 World Atlas 2014 của Hiệp hội Địa lý Quốc gia Mỹ và ấn bản thứ 12 Times Atlas of the World 2014 của Anh; tuy nhiên các bản đồ của Nga và Liên Xô thì có sử dụng.


Liên đới với hải lưu vòng là đới hội tụ Nam Cực quanh châu Nam Cực, đây là nơi mà dòng chảy lạnh từ vùng Nam Cực lên phương Bắc gặp phần nước tương đối ấm của vùng cận Nam Cực. Nước của vùng Nam Cực chủ yếu chìm xuống dưới nước của vùng cận Nam Cực, sự pha trộn và nước trồi tạo ra một vùng có dinh dưỡng rất cao, tạo điều kiện cho sự tồn tại của một số loại sinh vật như thực vật phù du, động vật giáp xác chân chèo (copepoda) và Euphausia superba (moi lân Nam Cực). Chuỗi thức ăn hệ quả hỗ trợ sự sống cho cá, cá voi, hải cẩu, chim cánh cụt, hải âu mày đen và vô số loài khác.


Hiện tượng nước trồi quy mô lớn được phát hiện thấy ở Nam Đại Dương. Gió Tây mạnh thổi quanh châu Nam Cực về phía đông làm dạt một lượng nước đáng kể lên phía bắc. Đây thực tế là một dạng nước trồi đới bờ. Bởi không có lục địa nào ở dải vĩ độ giữa Nam Mỹ và cực Bắc của bán đảo Nam Cực, một số phần nước nằm ở độ sâu lớn bị cuốn lên trên. Trong nhiều mô hình số và những tổng hợp quan sát, nước trồi ở Nam Đại Dương điển hình cho những phương thức chủ yếu khiến cho phần nước nặng sâu ở dưới bị vận chuyển lên bề mặt. Hiện tượng nước trồi do gió, tuy nông hơn, cũng được tìm thấy ở ngoài khơi duyên hải phía tây Bắc và Nam Mỹ, Tây Bắc và Đông Nam châu Phi, và Tây Nam và Đông Bắc Australia, tất cả đều có liên đới với hoàn lưu áp cao cận nhiệt đại dương.


Nhiệt độ nước biển Nam Đại Dương dao động từ -2 đến 10 °C (28 đến 50 °F). Các cơn bão xoáy di chuyển về phía đông xung quanh lục địa Nam Cực và thường trở nên rất mạnh do sự tương phản nhiệt độ giữa vùng đóng băng và vùng ngoài đại dương. Xét về mặt trung bình, khu vực đại dương từ khoảng vĩ tuyến 40° Nam tới vòng Nam Cực là nơi có gió mạnh nhất trên Trái Đất. Vào mùa đông đại dương đóng băng; ở phần Thái Bình Dương băng lan tới vĩ tuyến 65° Nam còn ở phần Đại Tây Dương là vĩ tuyến 55° Nam, nhiệt độ nước bề mặt xuống dưới 0 °C. Tuy nhiên tại một số điểm ven biển, gió mạnh thổi liên tục từ lục địa Nam Cực đã giữ cho đường bờ biển không bị đóng băng trong suốt mùa đông.


Nhiều loài động vật biển khác nhau tồn tại và dựa trực tiếp hay gián tiếp vào thực vật phù du ở Nam Đại Dương. Các loài động vật biển Nam Cực gồm có chim cánh cụt, cá voi xanh, cá voi sát thủ, mực khổng lồ và hải cẩu lông mao. Chim cánh cụt hoàng đế là loại chim cánh cụt duy nhất sinh sản vào mùa đông ở châu Nam Cực, trong khi chim cánh cụt Adélie sinh sản ở vùng xa về phía nam hơn bất kỳ loại chim cánh cụt nào khác. Chim cánh cụt Rockhopper có đôi mắt màu đỏ, lông mày vàng, mỏ màu cam cùng những chiếc lông nhọn trên đầu. Cánh cụt vua, quai mũ, và Gentoo cũng sinh sản ở vùng Nam Cực.


Một cuộc điều tra sự sống dưới biển với sự tham gia của khoảng 500 nhà nghiên cứu được tiến hành trong năm địa cực quốc tế đã tiết lộ một số kết quả đáng chú ý. Có hơn 235 sinh vật biển sống ở cả hai vùng cực; một số loại động vật biển có vú và chim thực hiện những chuyến hành trình khứ hồi thường niên. Đáng ngạc nhiên hơn là những dạng sống nhỏ như hải sâm và các loài sên bơi tự do cũng được tìm thấy ở cả hai đại dương vùng cực. Những nhân tố khác nhau có thể hỗ trợ cho sự phân bố của chúng như: nhiệt độ nước ở dưới sâu là khá đồng nhất giữa các vùng cực và xích đạo với mức chênh lệch không quá 5 °C và những hệ thống hải lưu lớn hay "băng tải dưới biển" đã vận chuyển trứng và ấu trùng.


Có rất ít loài cá sinh sống ở Nam Đại Dương. Họ Channichthyidae, hay còn gọi là cá máu trắng, duy nhất phát hiện thấy ở đại dương này. Sở dĩ có tên cá máu trắng là do trong máu của chúng thiếu hemoglobin (huyết sắc tố), hệ quả làm máu trở nên không màu. Champsocephalus gunnari, một loài thuộc họ Channichthyidae, là một trong những loài cá phổ biến nhất ở vùng nước ven bờ có độ sâu nhỏ hơn 400 mét (1.312 ft); tuy nhiên chúng từng bị đánh bắt quá mức trong những thập niên 1970 và 1980. Những bầy cá băng (Notothenioidei) dành cả ngày dưới đáy biển, đến đêm thì chúng ngoi lên tầng nước cao hơn để ăn phiêu sinh vật và các loài cá nhỏ.


Chi Dissostichus có hai loài, Dissostichus mawsoni và Dissostichus eleginoides. Cả hai sống ở dưới đáy có độ sâu dao động từ 100–3.000 m (328–9.843 ft) và có thể sinh trưởng tới chiều dài 2 m (7 ft), cân nặng 100 kg (220 lb) cùng tuổi thọ 45 năm. Trong khi loài Dissostichus mawsoni sống gần lục địa Nam Cực thì loài Dissostichus eleginoides lại sống ở vùng nước cận Nam Cực tương đối ấm hơn. Để đối phó với nhiệt độ nước biển thấp quanh lục địa Nam Cực, loài Dissostichus mawsoni sở hữu protein chống đông trong máu và mô. Đây đều là những loài cá có giá trị thương mại và việc đánh bắt quá mức bất hợp pháp đã khiến số lượng của chúng giảm xuống.


Có bảy loài động vật chân màng cư ngụ ở châu Nam Cực. Lớn nhất là chi Hải tượng (Mirounga leonina), những loài thuộc chi này có thể nặng tới 4 tấn (8.818 lb), trong khi những con cái của loài nhỏ nhất, hải cẩu lông mao Nam Cực (Arctocephalus gazella), có cân nặng chỉ 150 kg (331 lb). Hai loại này sống ở phía bắc vùng nước đóng băng và sinh sản trên bãi biển với số lượng mỗi nhóm tầm một hai con đực và nhiều con cái. Có bốn loài khác có thể sống trên lớp băng bề mặt biển. Hải cẩu ăn cua (Lobodon carcinophagus) và hải cẩu Weddell (Leptonychotes weddellii) sinh sản theo bầy đàn còn hải cẩu báo và (Hydrurga leptonyx) hải cẩu Ross (Ommatophoca rossii) sống đơn độc. Hải cẩu sinh sản trên băng hoặc trên đất liền, còn lại chúng dành phần lớn thời gian hoạt động và săn mồi dưới lớp băng biển, trong nước tương đối ấm có nhiệt độ ổn định dao động nhỏ ở khoảng gần 1 °C.


Bốn loại hải cẩu cư ngụ trên những khối băng quanh châu Nam Cực được cho là chiếm khoảng 50% hoặc hơn tổng số hải cẩu trên thế giới. Với số lượng khoảng 15 triệu con, hải cẩu ăn của là một trong số những loài động vật đông nhất trên hành tinh. Sư tử biển New Zealand (Phocarctos hookeri), một trong những loài động vật chân màng hiếm nhất và phân bổ hẹp nhất, hầu như chỉ sinh sản ở quần đảo Auckland thuộc vùng cận Nam Cực, dù phạm vi phân bổ của chúng từng là rộng hơn. Hải cẩu Weddell sinh sống ở vùng xa về phía nam nhất trong số tất cả các loài có vú cố định nơi đây.


Con người đã tìm thấy năm loài moi lân, những sinh vật giáp xác nhỏ bơi tự do, ở Nam Đại Dương. Moi lân Nam Cực (Euphausia superba) là một trong số những loài động vật dồi dào nhất trên Trái Đất với tổng trọng lượng (sinh khối) cỡ khoảng 500 triệu tấn. Mỗi cá thể của loài này dài 6 cm (2,4 in) và nặng 1 gram (0,035 oz). Những bầy moi lân với mật độ 30.000 cá thể trên một m3 (35 ft m3) có thể trải dài hàng km và làm nước biển chuyển màu đỏ. Ban ngày chúng thường ở dưới sâu, tới ban đêm thì ngoi lên để ăn phiêu sinh vật. Sự tồn vong của rất nhiều loài động vật lớn phụ thuộc vào moi lân. Vào mùa đông khi mà thức ăn trở nên khan hiếm, moi lân Nam Cực trưởng thành có thể quay trở lại giai đoạn chưa trưởng thành, dùng chính cơ thể bản thân làm nguồn dinh dưỡng.


Có nhiều loài động vật thân mềm thủy sinh hiện diện ở Nam Đại Dương. Loài Adamussium colbecki thuộc lớp thân mềm hai mảnh vỏ thường được tìm thấy tại độ sâu nhỏ hơn 100 m và loài Laternula elliptica cũng sống ở vùng nước nông trên những bề mặt bùn cát. Có khoảng 70 loài động vật chân đầu tồn tại ở Nam Đại Dương, lớn nhất trong số đó là những loài thuộc chi mực khổng lồ (Architeuthis) với chiều dài con cái ước tính tối đa khoảng 13 m (43 ft); chúng là loài động vật không xương sống lớn thứ hai thế giới còn tồn tại, chỉ xếp sau loài Mesonychoteuthis hamiltoni cũng sinh sống ở Nam Đại Dương. Mực gần như chiếm toàn bộ khẩu phần ăn của Thalassarche chrysostoma (hải âu mày đen đầu xám) và cá nhà táng, đặc biệt loài Onykia ingens là mồi ngon của rất nhiều loại động vật khác nhau.


Chi Abatus thuộc lớp cầu gai thường đào bới những lớp trầm tích và ăn các chất dinh dưỡng mà chúng tìm được. Vùng nước Nam Cực tồn tại hai loài thuộc họ Salpidae phổ biến là Salpa thompsoni và Ihlea racovitzai. Salpa thompsoni được tìm thấy ở những nơi nước đóng băng, còn Ihlea racovitzai thì thấy tại những vùng vĩ độ cao, gần băng. Bởi giá trị dinh dưỡng thấp, chúng thường chỉ là mồi của cá. Những loài động vật lớn hơn như chim và động vật có vú ở biển chỉ lựa chọn chúng làm con mồi khi những nguồn thức ăn khác trở nên khan hiếm.


Sự gia tăng bức xạ tia cực tím từ mặt trời – hậu quả của lỗ thủng ozon Nam Cực, đã làm suy giảm hiệu suất của thực vật phù du tới 15% và làm tổn thương ADN của một số loài cá. Việc đánh bắt hải sản bất hợp pháp, không báo cáo và không bị kiểm soát, đặc biệt là loài Dissostichus eleginoides bị đánh bắt ước tính gấp năm đến sáu lần vượt mức quy định, rất có thể ảnh hưởng tới tính bền vững của các loài. Cách thức đánh bắt cá bằng dây dài (longline fishing) gây tỉ lệ tử vong cao cho các loài chim biển.


Có một số ít cảng hay cầu cảng tọa lạc ở vùng bờ biển phía nam Nam Đại Dương. Tình trạng đóng băng khiến cho hầu khắp khu ven biển chỉ có thể sử dụng trong giai đoạn giữa hè, thậm chí cả khi đó cũng cần thiết phải có những con tàu phá băng hộ tống. Hầu hết cảng biển Nam Cực được điều hành bởi các trạm nghiên cứu của chính phủ và không tiếp nhận tàu tư nhân hay thương mại trừ trường hợp khẩn cấp. Tàu ở bất kỳ cảng nào phía nam vĩ độ 60°N đều phải chịu sự kiểm tra từ những quan sát viên của hiệp ước Nam Cực.


Khởi đầu sự nghiệp, Kepler từng là một giáo viên toán ở trường dòng Graz, trước khi đảm nhiệm vai trò trợ tá cho nhà thiên văn Tycho Brahe, và cuối cùng trở thành nhà thiên văn học triều đình cho Hoàng đế La Mã Thần thánh Rudolf II và sau đó là các hoàng đế kế vị Matthias và Ferdinand II. Trong những năm biến động cuối đời, ông dạy toán ở Linz (Áo) và là cố vấn cho Albrecht von Wallenstein. Ngày nay được biết đến chủ yếu vì những nghiên cứu thiên văn học, ông còn có những công trình quan trọng trong lĩnh vực quang học, phát minh ra một mẫu kính viễn vọng phản xạ (Kính viễn vọng Kepler), và thảo luận về những khám phá bằng kính viễn vọng của một nhà khoa học sống cùng thời, Galileo Galilei.


Kepler sống trong một thời đại mà giữa thiên văn và chiêm tinh không có sự phân biệt rõ ràng, nhưng có sự chia tách giữa thiên văn (như một nhánh của toán học) và vật lý (một nhánh của triết học tự nhiên). Kepler cũng kết hợp giữa đức tin và lý trí vào công trình của mình, được thúc đẩy bởi xác tín thần học rằng Chúa đã tạo ra thế giới theo một kế hoạch khả tri mà con người có thể lĩnh hội dưới ánh sáng của lý trí Kepler mô tả nền thiên văn học mới của ông là "vật lý thiên thể", như "một cuộc dạo chơi vào siêu hình học của Aristotle", và "một sự bổ sung cho tiểu luận Về bầu trời của Aristotle", chuyển đổi truyền thống cổ đại về vũ trụ học vật lý với việc xem thiên văn như một phần của một nền vật lý-toán tổng quát.


Kepler sinh ngày 27 tháng 12 năm 1571 tại thành phố tự trị Weil der Stadt thuộc Đế quốc La Mã Thần thánh (nay là một phần thuộc vùng Stuttgart ở bang Baden-Württemberg của nước Đức, cách trung tâm Stuttgart 30 km về phía tây). Ông nội ông từng là Thị trưởng thành phố, nhưng lúc Johannes ra đời, gia đình đang rơi vào cảnh khánh kiệt. Kepler là con cả trong số 7 người con của mẹ ông, nhưng ba trong số đó chết yểu. Người cha kiếm sống bấp bênh với nghề lính đánh thuê, rời bỏ gia đình khi Johannes mới năm tuổi và về sau được cho là đã chết trong Chiến tranh tám mươi năm ở Hà Lan. Mẹ ông, con gái một chủ quán trọ, là một thầy thuốc chữa bệnh bằng thảo dược và về sau bị kết án là phù thuỷ. Do đẻ non, Johannes từ bé đã yếu ớt và hay ốm đau. Bù lại Kepler thông minh hơn người và người ta kể lại rằng khi còn nhỏ, cậu thường làm những khách trọ ở nhà ông ngoại ngạc nhiên vì khả năng toán học kỳ lạ của mình.


Kepler làm quen với Thiên văn học từ rất sớm và gắn bó với nó trong cả cuộc đời. Năm 1577, khi mới lên sáu, cậu đã quan sát một siêu sao chổi, và sau này kể lại rằng cậu đã "được mẹ đưa lên một chỗ cao để nhìn nó". Năm 1580, Kepler quan sát một hiện tượng thiên văn khác - nguyệt thực, cậu nhớ là đã "được gọi ra ngoài" để nhìn nó và rằng Mặt Trăng "có vẻ khá đỏ". Tuy nhiên bệnh đậu mùa thời trẻ đã giảm thị lực và liệt tay của Kepler, khiến cậu bé phải chú tâm tới toán học nhiều hơn là quan sát các khía cạnh thiên văn học.


Năm 1589, sau khi học qua trường văn phạm, trường tiếng Latinh, và trường dòng ở Maulbronn theo hệ thống giáo dục Lutheran, Kepler bắt đầu theo học tại Đại học Tübingen. Tại đây ông học triết học từ Vitus Müller và thần học từ Jacob Heerbrand (một học trò của Philipp Melanchthon ở Wüttenberg người sau trở thành hiệu trưởng của trường.. Kepler sớm chứng tỏ là một nhà toán học xuất chúng và nổi tiếng có tài chiêm tinh. Dưới sự hướng dẫn của giáo sư toán học Michael Maestlin, ông nghiên cứu cả hệ thống Ptolemy và hệ thống Copernicus về chuyển động hành tinh và trở thành một người ủng hộ Copernicus từ lúc đó. Trong một buổi tranh luận của sinh viên, Kepler đã lên tiếng bảo vệ thuyết nhật tâm cả từ quan điểm lý thuyết lẫn thần học, khẳng định rằng Mặt Trời là nguồn năng lượng chính cung cấp hoạt năng trong vũ trụ.. Dù muốn trở thành một mục sư, gần cuối thời gian học, Kepler được tiến cử vào vị trí giáo viên toán và thiên văn học tại trường dòng Kháng Cách ở Graz, Áo. Ông nhận vị trí đó vào tháng 4, 1594, lúc 23 tuổi.


Tại Graz, Kepler bắt đầu phát triển một lý thuyết bảo vệ hệ thống Copernicus, xuất bản năm 1596 với tên Mysterium Cosmographicum—(Bí ẩn vũ trụ). Ông tuyên bố là đã có một thị kiến vào ngày 19 tháng 7 năm 1595 chứng minh sự giao hội của Sao Mộc và Sao Thủy trên hoàng đạo; ông nhận ra rằng các đa giác đều nội tiếp và ngoại tiếp đường tròn theo những tỉ lệ xác định, mà theo lập luận của ông, có thể là những cơ sở hình học của vũ trụ. Sau khi thất bại trong việc tìm một cách sắp xếp duy nhất các đa giác cho khớp với quan trắc thiên văn (ngay cả khi cho thêm vào ba hành tinh), Kepler bắt đầu thí nghiệm với những hình khối đa diện ba chiều. Ông thấy rằng các khối đa diện đều Platon có thể nội tiếp và ngoại tiếp bởi các khối cầu tròn; lồng những khối đa diện này với nhau, mỗi khối giới hạn bởi một khối cầu, kết quả là ta có sáu lớp, tương ứng với sáu hình tinh được biết đến thời đó - Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ. Bằng cách sắp xếp các khối đa diện theo thứ tự-hình 8 mặt, hình 20 mặt, hình 12 mặt, hình 4 mặt (tứ diện), hình lập phương-Kepler thấy rằng các khối cầu có thể đặt vào các khoảng tương ứng (trong giới hạn chính xác của quan trắc thiên văn đương thời) với kích thước tương đối của quỹ đạo của mỗi hành tinh, với giả thiết là chúng quay xung quanh Mặt Trời. Kepler cũng tìm thấy công thức liên hệ giữa kích thước của khối cầu ứng với mỗi hành tinh và chu kỳ quỹ đạo của nó: từ hành tinh phía trong tới hành tinh phía ngoài, tỉ lệ sự tăng chu kỳ quỹ đạo gấp đôi tỉ lệ giữa bán kính khối cầu. Tuy nhiên, Kepler về sau từ bỏ công thức này, vì nó chưa được chính xác.


Như tên gọi cuốn sách phần nào chỉ ra, Kepler nghĩ rằng ông đã phát lộ kế hoạch thiết lập vũ trụ có tính hình học của Thượng đế. Phần lớn nhiệt huyết của Kepler đối với hệ thống Copernicus bắt nguồn từ xác tín thần học của ông về mối liên hệ giữa cái Vật chất và cái Tinh thần; vũ trụ tự nó là một hình ảnh của Chúa, với Mặt Trời ứng với Chúa Cha, thiên cầu ứng với Chúa Con, và không gian ở giữa ứng với Chúa Thánh Linh. Bản thảo đầu tiên của Mysterium còn có một chương mở rộng nhằm hòa giải thuyết nhật tâm với các trích đoạn Kinh Thánh vốn dường như ủng hộ thuyết địa tâm.


Với sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn là Michael Maestlin, Kepler nhận được hội đồng trường Đại học Tübingen cho phép xuất bản bản thảo, trong lúc chờ để chỉnh sửa, loại bỏ phần chú giải Kinh Thánh và thêm vào một đoạn mô tả đơn giản, dễ hiểu hơn hệ thống Copernicus cũng như những ý tưởng mới của Kepler. Mysterium mãi đến năm 1596 mới được in, và đầu năm 1597 Kepler nhận các bản in để gửi cho những nhà thiên văn và nhà bảo trợ có tiếng; nó không được truyền bá rộng rãi, nhưng ít nhất đã tạo dựng danh tiếng một nhà thiên văn xuất chúng cho Kepler. Những lời đề tặng hoa mỹ, dành cho những nhà bảo trợ quyền lực cũng như những người kiểm soát vị trí của ông ở Graz, cũng đem lại một lối đi thiết yếu tới hệ thống bảo trợ.


Mặt dù các công trình sau này có sửa chữa nhiều chi tiết của cuốn sách, Kepler không bao giờ đoạn tuyệt vũ trụ học đa diện đều-khối cầu trong Mysterium Cosmographicum. Các công trình thiên văn quan trọng của ông về sau ít nhiều có thể được coi như sự phát triển rộng thêm của nó, liên quan tới việc tìm các kích thước chính xác hơn cho các khối cầu bằng cách tính toán tâm sai của các quỹ đạo hành tinh bên trong chúng. Năm 1621 Kepler tái bản Mysterium dài gấp rưỡi ấn bản đầu tiên, với các cước chú mô tả chi tiết các hiệu chỉnh và cải tiến mà ông đạt được sau 25 năm.


Nói về ảnh hưởng của Mysterium, nó có thể được xem như là bước quan trọng đầu tiên trong việc hiện đại hóa lý thuyết đề xuất bởi Nicolaus Copernicus trong tác phẩm "De Revolutionibus". Trong khi Copernicus tìm cách giới thiệu một hệ thống nhật tâm, ông tinh chỉnh các công cụ toán học của Ptolemaeus (tức ngoại luân và các đường tròn lệch tâm) để giải thích sự thay đổi tốc độ chuyển động quay của hành tinh, và đồng thời tiếp túc sử dụng tâm quỹ đạo Trái Đất như một điểm quy chiếu thay vì Mặt Trời "như một sự hỗ trợ cho tính toán và để tránh làm độc giả nhầm lẫn khi chệch quá xa khỏi đường hướng của Ptolemaeus." Thiên văn học hiện đại nợ "Mysterium Cosmographicum" rất nhiều, bất chấp những sai lầm trong luận đề chính của nó, "bởi vì nó đại diện cho bước đầu tiên tẩy trừ những tàn dư của lý thuyết Ptolemaeus vẫn còn bám lấy hệ thống Copernicus."


Tháng 12 năm 1595, Kepler làm quen với Barbara Müller, một góa phụ 23 tuổi đã qua 2 đời chồng và có một con gái nhỏ, Gemma van Dvijneveldt, và họ bắt đầu hẹn hò. Müller, người thừa kế điền sản của những người chồng quá cố, cũng là con gái của một nhà chủ cối xay thành đạt. Cha cô Jobst ban đầu phản đối bất chấp dòng dõi của Kepler; dù ông thừa hưởng tên tuổi của ông nội, sự nghèo túng của Kepler khiến cho cuộc hôn nhân có vẻ không môn đăng hộ đối. Những lần Kepler viếng thăm nhà Müller rất ít ỏi và bị đón tiếp lạnh nhạt, tuy nhiên những người mai mối đã vận động tích cực cho Kepler. Ngay cả vậy, lễ đính ước chỉ suýt chút nữa là hủy bỏ nếu những vị giáo chức không gây áp lực lên nhà Müller yêu cầu tôn trọng thỏa thuận. Barbara và Johannes cuối cùng kết hôn vào ngày 27 tháng 4, 1597.


Tiếp theo việc xuất bản Mysterium và với sự che chở của thanh tra trường Graz, Kepler bắt đầu một chương trình tham vọng nhằm mở rộng và trau chuốt công trình của mình. Ông đã dự định viết thêm 4 cuốn sách: một về các khía cạnh tĩnh tại của vũ trụ (Mặt Trời và các định tinh), một về các hành tinh và chuyển động của chúng, một về bản chất vật lý của các hành tinh và sự hình thành các đặc điểm địa lý (tập trung chủ yếu vào Trái Đất) và một về các tác động của bầu trời lên Trái Đất, bao gồm quang học khí quyển, khí tượng học và chiêm tinh học.


Ông cũng tìm hiểu ý kiến của nhiều nhà thiên văn khác mà ông đã gửi tặng Mysterium, trong đó có Reimarrus Ursus-nhà toán học triều đình của Rudolf II và là một đối thủ kình địch với Tycho Brahe. Ursus không trả lời trực tiếp, nhưng cho in lá thư tâng bốc của Kepler để phục vụ cho cuộc tranh cãi quyền tác giả với Tycho (về thứ mà ngày nay được biết đến dưới tên hệ thống Tycho). Bất chấp tai tiếng này, Tycho cũng bắt đầu liên lạc với Kepler, khởi đầu một sự phê phán khắc nghiệt nhưng chính thống về hệ thống Kepler; trong một loạt những phản đối, Tycho không tán thành với việc sử dụng những dữ liệu số thiếu chính xác Kepler lấy từ Copernicus. Thông qua thư từ, Tycho và Kepler thảo luận những vấn đề rộng lớn hơn về thiên văn học, đặc biệt về các hoạt động của Mặt Trăng và lý thuyết Corpenicus (nhất là tính hợp lý về mặt thần học của nó). Nhưng không có những số liệu từ những quan sát của Tycho vốn chính xác hơn nhiều, Kepler không có cách nào giải quyết nhiều trong số vấn đề trên.


Thay vào đó, ông chuyển sự quan tâm sang niên đại học và nghiên cứu về sự "hài hòa", hay quan hệ thần số học giữa âm nhạc, toán học, và thế giới vật lý, cũng như các ý nghĩa chiêm tinh có thể rút ra từ đó. Bằng cách giả thiết rằng Trái Đất có một linh hồn (một thuộc tính mà về sau ông viện chứng để giải thích cách Mặt Trời gây ra chuyển động của các hành tinh), ông thiết lập một hệ thống ước đoán liên kết các góc chiêm tinh và các khoảng cách thiên văn với thời tiết và các hiện tượng trên Trái Đất khác. Tuy nhiên tới năm 1599, ông lại một lần nữa cảm thấy công trình của mình bị hạn chế bởi tính thiếu chính xác của các dữ liệu hiện có, cũng như mối căng thẳng tôn giáo gia tăng đe dọa chỗ làm của ông ở Graz. Tháng 12 năm đó, Tycho mời Kepler đến thăm Praha; vào ngày 1 tháng 1 năm 1600 (trước cả khi nhận được lời mời), Kepler khởi hành với hi vọng rằng sự bảo trợ của Tycho sẽ giải quyết được những vấn đề của ông, cả về triết lý lẫn xã hội và tài chính.


Ngày 4 tháng 2 năm 1600, Kepler gặp Tycho Brahe và các trợ lý của ông là Franz Tengnagel và Longomontanus tại Benátky nad Jizerou (cách Praha 35 km), nơi đài thiên văn mới của Tycho đang được xây dựng. Hai tháng sau đó ông lưu lại như một vị khách, phân tích một vài số liệu của Tycho về Sao Hỏa; Tycho canh giữ dữ liệu của mình rất cẩn thận, nhưng rất ấn tượng với những ý tưởng lý thuyết của Kepler và dần cho phép ông được tiếp cận nhiều hơn. Kepler dự định kiểm chứng lý thuyết của mình trong Mysterium Cosmographicum dựa trên dữ liệu Sao Hỏa, nhưng ông đánh giá rằng công trình có thể tốn đến hai năm (vì ông không được phép chép lại dữ liệu để dùng). Với sự giúp đỡ của Johannes Jessenius, Kepler tìm cách thỏa thuận một chỗ làm chính thức với Tycho, nhưng chuyện này đổ bể sau một cuộc tranh cãi nóng nảy và Kepler rời Praha ngày 6 tháng 4. Hai người sau đó sớm hòa giải và cuối cùng đi đến một thỏa thuận về lương bổng cũng như chỗ ăn ở, và vào tháng 6, Kepler trở về nhà ở Graz để dọn cả gia đình tới Praha.


Những khó khăn về tôn giáo và chính trị tại Graz dập tắt hi vọng chuyển nhà nhanh chóng của Kepler; trong nỗ lực tìm cách tiếp tục việc nghiên cứu thiên văn, Kepler thử xin được bổ nhiệm vào vị trí nhà toán học cho Đại công tước Ferdinand của Áo. Vì mục đích đó, ông đã viết một luận văn-đề tặng cho Ferdinand-trong đó ông đề xuất một lý thuyết giải thích chuyển động Mặt Trăng bằng lực: "In Terra inest virtus, quae Lunam ciet" (Có một lực trên Trái Đất khiến cho Mặt Trăng chuyển động). Dù luận văn không mang lại cho ông một vị trí tại cung đình của Ferdinant, nó đã giúp vạch ra một phương pháp mới để đo đạc nguyệt thực mà ông dùng trong lần nguyệt thực ngày 10 tháng 7 tại Graz. Những quan sát này tạo nên cơ sở cho những khám phá của ông về các định luật quang học sau này sẽ kết tinh trong Astronomiae Pars Optica.


Ngày 2 tháng 8, sau khi từ chối cải sang Công giáo, Kepler và gia đình bị trục xuất khỏi Graz. Vài tháng sau, Kepler đưa cả gia đình tới Praha. Trong suốt năm 1601, ông được Tycho hỗ trợ trực tiếp, giao cho ông việc phân tích các quan sát về hành tinh và viết một đoản luận chống lại Ursus (đã quá cố). Vào tháng 9, Tycho đảm bảo cho ông một vị trí cộng tác viên trong một dự án mới mà ông đề xuất với hoàng đế: Bảng Rudolf thay thế cho danh mục sao trước đây của Erasmus Reinhold. Hai ngày sau cái chết đột ngột của Tycho vào ngày 24 tháng 10 năm 1601, Kepler được bổ nhiệm làm người kế nhiệm ở vị trí nhà toán học hoàng gia với trách nhiệm hoàn thành những công trình dang dở của Tycho. Đã có những giả thiết rằng Kepler đầu độc Tycho để hưởng lợi nhưng một nghiên cứu khai quật tử thi xác nhận rằng đó là đột tử do suy thận. 11 năm làm nhà thiên văn hoàng gia từ đó sẽ là những năm nghiên cứu sôi nổi nhất cuộc đời ông.


Trách nhiệm chính của Kepler trong vai trò nhà toán học triều đình là cung cấp các phép bói chiêm tinh cho hoàng đế. Mặc dù Kepler lấy làm bi quan về những nỗ lực của các nhà chiêm tinh đương thời muốn tiên đoán chính các sự kiện cụ thể trong tương lai hoặc thuộc về thánh thần, chính ông cũng đã lấy nhiều lá số tử vi cho bạn bè, gia đình và những người bảo trợ ngay từ hồi còn học ở Tübingen và được đón nhận nồng hậu. Bên cạnh những lá số tử vi về các liên minh và các lãnh đạo nước ngoài, hoàng đế còn tìm lời chỉ dẫn từ Kepler về các vấn đề chính trị. Rudolf cũng tích cực quan tâm tới các công trình của các học giả ngụ tại triều đình của mình (nhiều trong số đó là các nhà giả kim thuật) và cũng để tâm tới nghiên cứu thiên văn học của Kepler.


Về mặt chính thức, chỉ có Công giáo và phái Calixtine (nhánh ôn hòa của giáo hội cải cách Hussite) là những tín điều được công nhận ở Praha, tuy nhiên vị trí quan trọng của Kepler tại triều đình cho phép ông thực hành các nghi thức tôn giáo Lutheran mà không phải giấu diếm. Hoàng đế cung cấp một khoản thu nhập đáng kể trên danh nghĩa cho ông, nhưng những khó khăn do ngân khố quá tải của triều đình khiến cho các khoản lương không được thanh toán đầy đủ. Một phần vì các khó khăn tài chính, cuộc sống ở gia đình với người vợ Barbara không dễ dàng, chất đầy những tranh cãi vặt và những lần ốm đau. Tuy nhiên đời sống cung đình cho phép Kepler gặp gỡ với nhiều học giả nổi tiếng đương thời (trong đó có nhà ngoại giao, nhà triết học Wacker von Wackenfels, nhà thiên văn David Fabricius, nhà toán học Jost Burgi,...) cũng như có thể tiến hành các nghiên cứu thiên văn một cách thuận lợi.


Trong lúc ông dần dần phân tích số liệu quan sát Sao Hỏa của Tycho-giờ nằm hoàn toàn trong tay ông-và bắt đầu quá trình lập Bảng Rudolf một cách chậm chạp, Kepler cũng tiến hành hành nghiên cứu các định luật về quang học từ luận văn về Mặt Trăng của ông năm 1600. Cả nhật thực và nguyệt thực đều gây ra những hiện tượng chưa được giải thích, như những kích thước bóng kì lạ, màu đỏ máu của nguyệt thực toàn phần, và ánh sáng bất thường bao phủ nhật thực toàn phần. Các vấn đề liên quan tới khúc xạ trong khí quyển áp dụng tới mọi quan sát thiên văn. Trong gần như cả năm 1603, Kepler tạm dừng các công trình khác để tập trung vào lý thuyết quang học, và kết quả là một bản thảo được trình bày cho hoàng đế vào ngày 1 tháng 1 năm 1604, sau đó in dưới tên Astronomiae Pars Optica (tạm dịch: Phần Quang học trong Thiên văn học). Trong cuốn sách, Kepler mô tả định luật nghịch đảo bình phương về cường độ ánh sáng, sự phản xạ bởi gương phẳng và gương cong, và các nguyên lý của máy ảnh lỗ kim (pinhole camera, tức máy ảnh không có ống kính, dùng để quan sát nhật thực), cũng như những ngụ ý thiên văn học của quang học như thị sai và kính thước biểu kiến của các thiên thể. Ông cũng mở rộng nghiên cứu về quang học sang mắt người, và do đó các nhà khoa học thần kinh ghi nhận Kepler là người đầu tiên nhận ra rằng hình ảnh được chiếu lộn ngược vào mắt nhờ có thấu kính mắt (thủy tinh thể) lên võng mạc. Kepler dường như không coi trọng giải đáp vấn đề này cho lắm vì ông không cho nó liên quan tới cơ học, nhưng ông đã gợi ý rằng hình ảnh sau đó được hiệu chỉnh trong những "chỗ rỗng của bộ não" do "những hoạt động của Linh hồn", một nhận xét mang tính tiên tri về thần kinh thị giác. Ngày nay, Astronomiae Pars Optica thường được xem là nền tảng của quang học hiện đại (dù cho định luật khúc xạ còn chưa được biết tới). Kepler cũng đóng góp cho sự hình thành của hình học xạ ảnh với việc giới thiệu ý tưởng về sự thay đổi liên tục của một thực thể toán học trong công trình này. Ông lập luận rằng nếu một tiêu điểm của một đường cô-nic được phép di chuyển dọc theo được thẳng nối các tiêu điểm, dạng hình học sẽ thay đổi hoặc suy biến thành một dạng khác. Theo cách này, một elip sẽ biến thành parabol khi một tiêu điểm tiến tới vô cùng, và khi hai tiêu điểm của một elip nhập thành một, một đường tròn sẽ xuất hiện. Khi hai tiêu điểm của một hyperbol sáp nhập với nhau, hyperbol sẽ biến thành một cặp đường thẳng. Ông cũng giả thiết rằng nếu một đường thẳng được mở rộng tới vô cực nó sẽ gặp chính nó tại một điểm tại vô cực duy nhất, và do đó có những tính chất của một đường tròn bán kính vô cùng lớn. Ý tưởng này về sau được nhiều nhà toán học như Pascal, Leibniz, Monge và Poncelet vận dụng, và được biết dưới tên "tính liên tục hình học" hay định luật về tính liên tục


Tháng 10 năm 1604, một ngôi sao mới rất sáng xuất hiện lúc chập tối, nhưng Kepler không tin vào những tin đồn cho tới khi ông tận mắt nhìn thấy. Kepler bắt đầu quan sát một cách hệ thống tinh vân đó. Theo chiêm tinh học, cuối năm 1603 đánh dấu sự khởi đầu của một tam giác lửa (tam giác hướng lên là biểu tượng của lửa trong chiêm tinh), bắt đầu cho một chu kỳ 800 năm của các đại giao hội; các nhà chiêm tinh liên kết hai chu kỳ trước với sự nổi lên của Charlemagne và sự ra đời của Jesus, và do đó trông đợi những điềm báo lớn, đặc biệt là liên quan tới hoàng đế. Chính trong hoàn cảnh này, với tư cách nhà toán học triều đình và nhà chiêm tinh cho hoàng đế, Kepler mô tả ngôi sao mới hai năm sau đó trong cuốn De Stella Nova. Trong đó Kepler mô tả các đặc điểm thiên văn về ngôi sao trong khi giữ một cách tiếp cận hoài nghi đối với nhiều cách diễn giải chiêm tinh về nó lưu hành đương thời. Ông ghi chép về độ sáng giảm dần của sao, phỏng đoán về nguồn gốc của nó, và sử dụng sự không quan sát thấy quang sai để lập luận rằng nó nằm trong vòm cầu các định tinh, từ đó làm xói mòn thêm giáo điều về tính bất biến của thiên giới (ý tưởng có từ thời Aristotle rằng các thiên cầu là hoàn hảo và bất biến). Sự ra đời của một ngôi sao mới ngụ ý tính có thể thay đổi của thiên giới. Trong một phụ lục, Kepler cũng thảo luận về một công trình niên đại học mới hồi đó của nhà sử học Ba Lan Laurentius Suslyga; ông tính toán rằng, nếu Suslyga chính xác khi nói những niên biểu được chấp nhận thời bấy giờ bị chậm 4 năm, thì Ngôi sao Bethlehem-tương đồng với ngôi sao mới hiện tại-sẽ trùng hợp với đại giao hội lần thứ nhất của chu kỳ 800 năm trước đó.


Dòng nghiên cứu mở rộng đúc kết trong Astronomia nova (Một Thiên văn học mới)-bao gồm hai định luật đầu về chuyển động hành tinh-bắt đầu với phân tích, dưới sự chỉ dẫn của Tycho, về quỹ đạo Sao Hỏa. Kepler tính toán lại nhiều phép xấp xỉ khác nhau về quỹ đạo Sao Hỏa sử dụng một đẳng thước (công cụ toán học mà Copernicus phê phán và loại bỏ khỏi công trình của ông), cuối cùng tạo nên một mô hình nhìn chung phù hợp với quan sát của Tycho trong sai số đo đạc trung bình khoảng 2 phút. Nhưng ông cảm thấy chưa hài lòng với kết quả phức tạp và vẫn ít nhiều không khớp này; ở một số điểm mô hình chênh lệch với dữ liệu tới 8 phút. Hàng loạt các phương pháp thiên văn toán học truyền thống không đáp ứng được ông, và Kepler bắt đầu thử quy hồi một quỹ đạo hình trứng với dữ liệu.


Trong quan điểm thần học của Kepler về vũ trụ, Mặt Trời (một biểu tượng của Chúa Cha) là nguồn của các hoạt lực trong Hệ Mặt Trời. Kepler vạch ra một cơ sở vật lý cho nó, tương đồng với lý thuyết của William Gilbert về linh hồn từ tính của Trái Đất trong cuốn De Magnete (1600) và công trình của chính ông về quang học, Kepler giả thiết rằng hoạt lực (hay loại chuyển động trong phân loại Aristotle) phát ra từ Mặt Trời suy yếu theo khoảng cách, khiến cho các hành tinh chuyển động nhanh hơn khi tiến tới gần Mặt Trời và chậm hơn khi rời xa nó. Có lẽ giả thiết này đưa đến một mối liên hệ toán học sẽ khôi phục trật tự thiên văn học. Dựa trên các đo đạc về các điểm viễn nhật và cận nhật của Trái Đất và Sao Hỏa, ông lập nên một công thức trong đó tốc độ chuyển động của một hành tinh tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ nó tới Mặt Trời. Tuy nhiên việc kiểm tra quan hệ này trong suốt chu kỳ quỹ đạo, cần số lượng vô cùng lớn những phép tính toán; để đơn giản hóa nhiệm vụ này, cuối năm 1602 Kepler thiết lập lại tỉ lệ bằng hình học: các hành tinh quét những diện tích bằng nhau trong các khoảng thời gian bằng nhau-đó chính là định luật thứ hai của Kepler về chuyển động hành tinh.


Sau đó ông bắt đầu tính toán toàn bộ quỹ đạo của Sao Hỏa, sử dụng định luật tỉ lệ hình học và giả thuyết một quỹ đạo hình trứng. Sau khoảng 40 lần thất bại, cuối cùng vào đầu năm 1605 ông đã đi đến ý tưởng về một quỹ đạo elip, mà trước đó ông cho là quá đơn giản, không thể nào các nhà thiên văn trước đó lại bỏ qua được (!). Phát hiện ra rằng một quỹ đạo elip khớp với dữ liệu về Sao Hỏa, ông lập tức kết luận rằng tất cả mọi hành tinh chuyển động theo các đường elip, với Mặt Trời nằm ở một tiêu điểm-đó là định luật thứ nhất của Kepler về chuyển động hành tinh. Tuy nhiên bởi không sử dụng một phụ tá nào để tính toán, ông không thể mở rộng phân tích toán học ra ngoài Sao Hỏa. Cuối năm đó, ông hoàn thành bản thảo của Astronomia nova, nhưng phải đợi tới năm 1609 mới xuất bản được do các tranh cãi pháp lý liên quan tới việc sử dụng dữ liệu quan sát của Tycho với những người thừa kế trong dòng họ Brahe.


Những năm sau khi hoàn thành Astronomia Nova, hầu hết nghiên cứu của Kepler tập trung vào việc chuẩn bị các bảng Rudolf và một tập hợp các lịch thiên văn dựa trên bảng đó. Ông cũng thử bắt đầu một sự hợp tác với nhà thiên văn người Ý Giovanni Antonio Magini, nhưng bất thành. Một vài công trình khác của ông liên quan tới niên đại học, đặc biệt là những sự kiện trong cuộc đời Jesus, và chiêm tinh học, chủ yếu là sự phê phán các tiên đoán hão huyền về các thảm họa diệt vong như của Helisaeus Roeslin.


Kepler và Roeslin đụng độ nhau trong một loài những bài tấn công ăn miếng trả miếng, trong khi bác sĩ Philip Feselius công bố một công trình phản bác môn chiêm tinh nói chung, nhất là công trình của Roeslin. Đáp lại cái mà Kepler cho là sự thái quá của một bên là chiêm tinh học và bên kia là sự chối bỏ nó quá hăng hái, Kepler soạn Tertius Interveniens (tạm dịch: Những can thiệp từ bên thứ ba). Về danh nghĩa công trình này - được giới thiệu cho nhà bảo trợ chung của Roeslin và Feselius- là một suy nghĩ giảng hòa giữa các học giả thù nghịch, nhưng nó cũng trình bày quan niệm chung Kepler về giá trị của chiêm tinh học, bao gồm một vài cơ chế có tính giả thuyết về tương tác giữa hành tinh và linh hồn con người. Trong khi Kepler xem hầu hết các phương pháp và quy tắc truyền thống của chiêm tinh học là "phân dậy mùi quỷ dữ" trong đó một con gà cần mẫn kéo lê chân, có một "hạt giống hiếm hoi, thực vậy, thậm chí một hạt ngọc trai hay cục vàng" có thể tìm thấy bằng những nhà chiêm tinh khoa học ngay thẳng.


Đầu năm 1610, Galileo Galilei sử dụng kính viễn vọng do ông mới chế tạo, đã khám phá ra 4 hành tinh quay quanh Sao Mộc. Vào lúc công bố phát hiện của mình (tức quyển Sidereus Nuncius-Sứ giả Sao), Galileo tham khảo ý kiến của Keler, một phần để nhằm tăng cường uy tín cho những quan sát của mình. Kepler trả lời một cách nồng nhiệt bằng một tiểu luận ngắn được in dưới tên Dissertatio cum Nuncio Sidereo (Thảo luận với Sứ giả Sao). Ông xác nhận quan sát của Galileo và đưa ra một loạt phỏng đoán về ý nghĩa và ngụ ý của các khám phá và phương pháp dùng kính viễn vọng của Galileo, cho thiên văn học cũng như vũ trụ học, chiêm tinh học. Sau đó vào cùng năm Kepler công bố các kết quả quan sát dùng kính viễn vọng của chính mình về các mặt trăng đó trong Narratio de Jovis Satellitibus (tạm dịch, Mô tả về các vệ tinh Sao Mộc), cung cấp thêm sự ủng hộ cho Galileo. Tuy nhiên Galileo đã gây thất vọng cho Kepler khi không bao giờ công bố những phản hồi (nếu có) về Astronomia Nova.


Sau khi nghe nói về khám phá về kính viễn vọng của Galileo, Kepler cũng bắt đầu những nghiên cứu cả lý thuyết và thực nghiệm về quang học viễn vọng sử dụng một kính viễn vọng mượn từ Công tước Ernest của Cologne. Bản thảo hoàn thành tháng 9 năm 1610 và công bố dưới tên Dioptrice (Khúc xạ học) năm 1611. Trong đó, Kepler thiết lập cơ sở lý thuyết của các thấu kính hội tụ lồi kép và thấu kính phân kỳ lõm kép-và cách chúng kết hợp để tạo nên kính viễn vọng của Galileo-cũng như quan niệm về ảnh thực và ảnh ảo, ảnh đứng và ảnh ngược, và ảnh hưởng của tiêu cự lên độ phóng đại và độ thu nhỏ. Ông cũng mô tả một kính viễn vọng cải tiến-ngày nay được gọi là kính thiên văn Kepler-trong đó hai thấu kính lồi có thể tạo ra độ phóng đại lớn hơn tổ hợp thấu kính lồi và lõm của Galileo.


Vào khoảng năm 1611, Kepler cho lưu hành một bản thảo của tiểu thuyết Somnium (Giấc mơ, được con trai Kepler in sau khi ông mất). Một phần mục đích của Somnium là để mô tả việc thực hành thiên văn sẽ như thế nào từ góc nhìn ở một hành tinh khác, để chỉ ra tính tiện lợi của một hệ thống phi địa tâm. Bản thảo, đã biến mất sau khi trao tay một vài lần, mô tả một chuyến đi tưởng tượng tới Mặt Trăng, nó một phần mang tính phóng dụ, một phần mang tính tự truyện, và một phần có tính luận văn về du hành liên hành tinh (Carl Sagan lẫn Isaac Asimov xem đây là tiểu thuyết khoa học viễn tưởng đầu tiên trong lịch sử). Nhiều năm về sau, một phiên bản bóp méo của câu chuyện xét tới phiên tòa buộc tội mẹ ông là phù thủy, với người mẹ là người dẫn truyện tham vấn một con quỷ để học cách du hành ngoài không gian. Sau khi bà cuối cùng được tha bổng, Kepler sáng tác thêm 223 cước chú cho câu chuyện-dài gấp vài lần bản thân văn bản gốc-để diễn giải những khía cạnh phúng dụ cũng như nội dung khoa học đáng kể (đặc biệt là đề cập tới địa lý trên Mặt Trăng) ẩn chứa trong văn bản.


Năm 1611, căng thẳng tôn giáo-chính trị Praha trở thành một cuộc khủng hoảng thực sự. Hoàng đế Rudolf-khi đó sức khỏe đang suy yếu-bị em trai là Matthias buộc nhường tước hiệu vua Bohemia. Cả hai phe đều tìm lời chỉ dẫn chiêm tinh của Kepler, một cơ hội mà ông đã sử dụng để đưa ra những lời khuyên chính trị mang tính hòa giải (mà ít khi liên hệ với các ngôi sao, trừ trong những khẳng định chung chung nhằm can ngăn những hành động vũ lực bộc phát). Nhưng rõ ràng viễn cảnh tương lai của Kepler trong triều đình Matthias là mờ nhạt.


Cũng trong năm đó, vợ ông Barbara Kepler mắc bệnh sốt phát ban Hungary, và sau đó bắt đầu có những cơn động kinh. Khi Barbara hồi phục, cả ba đứa trẻ đều nhiễm đậu mùa, đứa con trai lớn, Friedrich, mất (6 tuổi). Sau cái chết của con trai, Kepler gửi thư tới các nhà bảo trợ tiềm năng ở Württemberg và Padua để tìm cơ hội di cư. Ở Đại học Tübingen (Württemberg), những lo ngại về việc Kepler đã tiếp nhận dị giáo Calvin vi phạm Tín điều Augsburg đã ngăn cản ông trở về. Tại Đại học Padua, Galileo lúc ấy sắp ra đi giới thiệu Kepler thay ghế giáo sư toán, tuy nhiên Kepler muốn gia đình sống trong lãnh thổ Đức đã không nhận lời; thay vào đó ông tới Áo để sắp xếp một vị trí giáo viên và nhà toán học của hạt Linz. Tuy nhiên, bệnh của Barbara tái phát và bà mất ít lâu sau khi Kepler về nhà.


Kepler hoãn việc chuyển nhà và ở lại Praha cho tới khi Rudolf qua đời vào đầu năm 1612, mặc dù ông cũng không thể nghiên cứu được gì giữa những rối loạn chính trị, căng thẳng tôn giáo và bi kịch gia đình này. Thay vào đó, ông sắp xếp các thư từ và công trình trước đây về niên đại học thành tác phẩm Eclogae Chronicae (tức Tuyển tập niên đại học). Sau khi kế vị ngôi Hoàng đế Thánh chế La Mã, Matthias tái xác nhận vị trí nhà toán học triều đình (và lương bổng) của Kepler nhưng cho phép ông dời tới Linz.


Tại Linz, các công việc chính của Kepler (bên cạnh việc hoàn thành các Bảng Rudolf) là dạy tại trường của thành phố và cung cấp các dịch vụ chiêm tinh và thiên văn. Trong những năm đầu tiên ở đây, ông bớt bấp bênh về tài chính và được hưởng tự do tín ngưỡng hơn so với cuộc sống ở Praha—mặc dù giáo hội Luther trừng phạt sự không dứt khoát trong thần học của ông bằng việc không ban bí tích Thánh thể. Công trình đầu tiên ông công bố ở Linz là De vero Anno (1613), một luận văn bao quát về năm Chúa Giáng sinh, ông cũng tham gia vào cuộc bàn cãi về việc có nên ban bố lịch cải cách của Giáo hoàng Grêgôriô XII trên những vùng lãnh thổ Đức theo Kháng Cách hay không; cùng năm đó ông cũng viết một luận văn toán học quan trọng Nova stereometria doliorum vinariorum, về việc đo thể tích của các vật chứa như thùng rượu vang, xuất bản năm 1615.


Ngày 30 tháng 10 năm 1613, Kepler làm đám cưới với cô gái 24 tuổi Susanna Reuttinger. Kề từ sau cái chết của người vợ đầu Barbara, Kepler đã cân nhắc kỹ lưỡng 11 người khác nhau trong vòng 2 năm (quá trình ra quyết định này được ông tối ưu trong đầu và về sau công thức hóa thành bài toán hôn nhân. Ông cuối cùng quay trở lại với Reuttinger (đám mai mối thứ năm), người mà ông viết, "đã thu phục tôi với tình yêu, sự tận tụy khiêm tốn, khả năng quản lý kinh tế gia đình, tính siêng năng, và tình yêu dành cho con riêng." Ba đứa trẻ đầu của cuộc hôn nhân thứ hai này (Margareta Regina, Katharina, và Sebald) đều chết yểu. Ba người con sau trưởng thành: Cordula (sinh năm 1621), Fridmar (1623), Hildebert (1625). Theo các nhà viết tiểu sử Kepler, đây là mối hôn nhân hạnh phúc hơn nhiều so với lần đầu.


Từ khi hoàn thành Astronomia nova, Kepler dự định viết một cuốn sách giáo khoa thiên văn học. Năm 1615, ông hoàn thành tập đầu tiên trong ba tập của Epitome astronomiae Copernicanae (Tạm dịch: Thiên văn học Copernicus giản lược); tập đầu (các quyển I-III) được in năm 1617, tập hai (quyển IV) in năm 1617, và tập ba (các quyển V-VII) năm 1621. Trong khi tựa đề đơn thuần nhắc tới thuyết nhật tâm, thực tế cuốn sách giáo khoa này của Kepler hoàn thiện hệ thống dựa trên quỹ đạo elip của chính ông, và đã trở thành công trình gây ảnh hưởng nhất của ông. Nó chứa đựng toàn bộ ba định luật về chuyển động hành tinh và nỗ lực giải thích chuyển động thiên thể bằng những nguyên nhân vật lý. Dù nó mở rộng rõ ràng hai định luật đầu của chuyển động hành tinh (từng áp dụng cho Sao Hỏa trong Astronomia nova) cho tất cả các hành tinh cũng như Mặt Trăng và các mặt trăng của Sao Mộc,, nó đã không giải thích làm thế nào các quỹ đạo elip có thể rút ra từ các dữ liệu quan sát.


Như một sản phẩm phụ từ Bảng Rudolf và các lịch thiên văn, Kepler công bố các lịch chiêm tinh, rất phổ biến thời bấy giờ và giúp một phần trang trải chi phí cho các công trình khác của ông-đặc biệt là khi ngân khố triều đình từ chối hỗ trợ tài chính. Trong 6 tập lịch của ông những năm 1617-1624-Kepler đã dự đoán các vị trí hành tinh và thời tiết cũng như các sự kiện chính trị; thú vị là các dự đoán chính trị thường chính xác một cách cẩn trọng, có lẽ nhờ vào sự hiểu biết sắc sảo của Kepler về những mối căng thẳng chính trị và tôn giáo đương thời. Nhưng chính sự leo thang của những căng thẳng này và sự mập mờ trong những lời tiên tri đem lại rắc rối chính trị cho chính Kepler; tập lịch cuối cùng của ông (1624) bị đốt bỏ công khai ở Graz.


Năm 1615, Ursula Reingold, một người đàn bà có tranh cãi tiền nong với em trai Kepler là Christoph, đã quả quyết rằng mẹ của Kepler, bà Katharina, đã làm cho bà ta ốm bằng một cốc bia của quỷ. Tranh cãi leo thang, và năm 1617 Katharina bị cáo buộc là phù thủy; các vụ xử phù thủy tương đối phổ biến ở trung Âu thời kỳ đó. Từ tháng 10 năm 1620, bà bị tống giam trong 14 tháng liền. Sau đó một phần nhờ những nỗ lực pháp đình của Kepler, Katharina được thả ra. Những kẻ buộc tội không có bằng chứng nào mạnh ngoài những tin đồn, cùng với một phiên bản xuyên tạc cuốn Somnium của Kepler, trong đó một người đàn bà trộn các liều thuốc độc và viện đến sự trợ giúp của một con quỷ. Katharina chịu territio verbalis, tức trình bày công cụ tra tấn để đe dọa và buộc bà thú tội. Trong suốt phiên xử, Kepler hoãn tất cả công việc khác, và chỉ dành thời gian cho "lý thuyết hài hòa" của ông. Kết quả của công trình này được công bố năm 1619, đó chính là Harmonices Mundi (Vũ trụ Hài hòa)


Kepler có niềm tin rằng "các vật thể hình học cho Đấng Sáng tạo mô hình để trang hoàng toàn thế giới". Trong cuốn sách, ông nỗ lực thử giải thích những tỉ lệ hình học của thế giới tự nhiên-đặc biệt là các khía cạnh thiên văn và chiêm tinh-bằng âm nhạc.. Tập hợp trung tâm của các "hài hòa" là musica universalis hay "âm nhạc của những khối cầu", một đề tài đã từng được Pythagoras, Ptolemaeus và nhiều người khác trước Kepler nghiên cứu; ngoài ra, ít lâu sau khi xuất bản sách, Kepler bị lôi vào một cuộc tranh cãi về quyền tác giả với Robert Fludd, người trước đó đã công bố lý thuyết hài hòa riêng của ông ta.


Tác phẩm khởi đầu bằng việc khảo sát các đa giác đều và các khối đa diện đều, trong đó một số dạng hình học về sau được biết dưới tên khối đa diện Kepler. Từ đó, ông mở rộng phân tích tính hài hòa sang âm nhạc, khí tượng học và chiêm tinh học; hài hòa sinh ra từ những âm thanh của linh hồn các thiên thể-và trong trường hợp chiêm tinh học là tương tác giữa các âm thanh này và linh hồn con người. Trong phần cuối cùng của tác phẩm (quyển V), Kepler giải quyết vấn đề chuyển động hành tinh, đặc biệt là mối quan hệ giữa vận tốc quỹ đạo và khoảng cách quỹ đạo từ Mặt Trời. Các mối quan hệ tương tự cũng được các nhà thiên văn khác sử dụng, nhưng Kepler-với dữ liệu của Tycho và lý thuyết thiên văn của riêng ông-xử lý chúng chính xác hơn nhiều và gán ý nghĩa vật lý mới cho chúng.


Trong số các hài hòa, Kepler phát biểu rõ ràng về cái sau này được xem là Định luật thứ ba về chuyển động hành tinh. Ông đã thử nhiều tổ hợp khác nhau trước khi khám phá ra rằng, một cách xấp xỉ, "Tỉ lệ bình phương của chu kỳ [của hai hành tinh] với nhau bằng tỉ lệ lập phương khoảng cách trung bình". Mặc dù ông có nêu ra ngày phát kiến ra điều này (8 tháng 3 năm 1618), ông lại không nói chi tiết cách ông đi đến kết luận. Tuy nhiên, ý nghĩa rộng rãi hơn về động lực học thiên thể của định luật thuần túy động học này không được nhìn nhận cho tới những năm 1660. Chắp nối với định luật về lực hướng tâm mà Christiaan Huygens mới khám phá, nó cho phép Isaac Newton, Edmund Halley, và có lẽ cả Christopher Wren và Robert Hooke chứng minh độc lập với nhau rằng; lực hút trọng trường được giả thiết giữa Mặt Trời và các hành tinh giảm dần theo bình phương khoảng cách giữa chúng. Điều này bác bỏ giả thiết truyền thống của vật lý kinh viện rằng tác dụng của sức hút giữ nguyên không đổi theo khoảng cách bất kể khi nào nó áp dụng giữa hai vật thể, như chính cách Kepler và cả Galileo, trong định luật vũ trụ sai lầm của ông, cho rằng sự rơi trong trọng trường được tăng tốc đều, cũng như học trò của Galileo là Borrelli trong một tác phẩm cơ học thiên thể năm 1666. William Gilbert, sau khi thí nghiệm với nam châm, tuyên bố rằng tâm Trái Đất là một nam châm khổng lồ. Lý thuyết đó dẫn Kepler nghĩ rằng một lực từ Mặt Trời kéo các hành tinh theo quỹ đạo. Đó là một lối giải thích thú vị về chuyển động hành tinh, nhưng sai lầm do đương thời chưa có hiểu biết đầy đủ về chuyển động.


Năm 1623, cuối cùng Kepler cũng hoàn thành Bảng Rudolf, mà sinh thời đó được xem là công trình chính của đời ông. Tuy nhiên, do những yêu cầu xuất bản của hoàng đế và những thương thảo với người thừa kế của Tycho Brahe, phải đến tận năm 1627 nó mới được in. Trong khi đó, những căng thẳng tôn giáo-nguồn gốc của Chiến tranh Ba mươi năm đang diễn ra bấy giờ-một lần nữa đẩy gia đình Kepler vào cảnh hiểm nghèo. Năm 1625, những thừa sai Phản Kháng Cách đến niêm phong phần lớn thư viện của Kepler, và năm 1626 thành phố Linz bị bao vây. Kepler dời tới Ulm, nơi ông tìm cách tự in Bảng Rudolf bằng tiền của mình.