万历二十五年（1597），徐光启因受到考官焦竑的赏识而中举，但次年会试他却未能考中，于是只好重回家乡教书。万历二十八年（1600），徐光启赴南京拜见恩师焦竑，期间与耶稣会士利玛窦正式见面。徐光启见到利玛窦，很激动，对他表示了敬仰之情，希望能向他学习一些自然科学方面的知识。利玛窦很喜欢和读书人交往，他们从天文谈到地理，又谈到西方的数学。临别的时候，利玛窦送给徐光启两本宣传天主教的小册子。一本是《马尔谷福音》，另一本是《天主实义》。万历三十一年（1603），经过三年的考虑，徐光启终于在南京受洗入天主教会，教名为保禄。万历三十四年（1606）他开始与利玛窦合作翻译《几何原本》前6卷，之后又根据利玛窦口述翻译了《测量法义》一书。
万历四十一年（1613）初冬，因与朝中一些大臣意见不合，徐光启告病去职前往天津。他在房山、涞水两县开渠种稻，进行各种农业实验，并根据亲身经历先后撰写了《宜垦令》、《农书草稿》等书。这也为《农政全书》的编写打下基础。