Fra denne tid og fremover beskjeftiget han sg intensiv med astronomi. Han observerte sol, måne, stjerner, planeter, kometer og polarlys og stod i brevveksling med store lærde som Tycho Brahe, Simon Marius og Johannes Kepler. Med den sistnevnte utvekslet han mellom 1601 og 1609 førti brev, for det meste om planeten Mars. Han foretok mange reiser og gjorde mange bekjentskaper. Da Tycho Brahe fra 1597 til 1599 oppholdt seg i Wandsbek var David Fabricius en av dem som oppsøkte ham.