萬歷十二年（1584年），祖母卒，徐光啟的父母又過半百，加上水災，徐光啟家道每況俞下。

萬歷十六年（1588年），徐光啟為了尋找出路，和同鄉(xiāng)董其昌、張鼎、陳繼儒一起到太平府（今安徽當涂）應鄉(xiāng)試，徐光啟卻落第。

萬歷二十一年（1593年），徐光啟赴廣東韶州任教，并結(jié)識了耶穌會士郭居靜。

萬歷二十四年（1596年），轉(zhuǎn)至廣西潯州任教。

萬歷二十五年（1597年），徐光啟因考官焦竑賞識而以順天府解元中舉。

萬歷二十六年（1598年），會試他未能考中進士，回到家鄉(xiāng)教書。

萬歷二十八年（1600年），他赴南京拜見恩師焦竑，與耶穌會士利瑪竇第一次晤面。

萬歷二十九年（1601年），徐光啟沒有參加會試。

萬歷三十一年（1603年），他在南京由耶穌會士羅如望（Jean de Rocha）受洗加入天主教，獲教名保祿（Paul）。

萬歷三十二年（1604年），徐光啟中進士，考選翰林院庶吉士。

萬歷三十四年（1606年），他開始與利瑪竇合作翻譯《幾何原本》前6卷，次年春翻譯完畢并刻印刊行。翻譯完畢《幾何原本》后，他又根據(jù)利瑪竇口述翻譯了《測量法義》一書。

萬歷三十五年（1607年），三年翰林館期滿告散，他被授予翰林院檢討。同年徐光啟的父親在北京去世，他回鄉(xiāng)丁憂守制。