Moderne posisjons- og observasjonsastronomi sprang direkte ut av innsatsen hans. Han er kjent for å ha gjort de mest presise astronomiske observasjonene før teleskopet ble oppfunnet. Mens tidligere astronomer hadde vært i stand til å gjøre observasjoner med en nøyaktighet på 10-15 bueminutter, hadde Brahes observasjoner en nøyaktighet i størrelsesorden 1 bueminutt (1 bueminutt = 1/60 grad). Som måleinstrument brukte han en kvadrant (se illustrasjon).