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在南懷仁完成了觀象臺儀器的改造之後，他又接到了了清廷的新命令，——預推未來一兩千年的歷表。
康熙十七年七月，《康熙永年曆法》三十二卷編撰完成。南懷仁將湯若望天順治二年十二月所著諸歷及二百年恆星表，相繼預推到數千年之後。
《康熙永年曆法》實際上是一部天文表。
它分為八個部分——日、月、火星、水星、木星、金星、土星、以及交食，每一部分名四卷。
各部分的開始給出一些基本資料，然後給出某一天體二千年的星曆錶。根據這些星曆錶，就可以很容易地編出民歷。
在1665~1669年的數年間，南懷仁進行了多項科學技術活動。
他的最早描述天文觀測的著作《測驗紀略》一卷（1669），就是在此期間撰著的。
該著作實際上記述和圖示了南懷仁在重新受到任用之前，所進行的兩次重大天文觀測的情況。
即康熙七年十一月二十四至二十六日（1668年12月27日～29日）測驗和推算日影；
康熙八年正月三日、十七行政八日（1669年2月3日、17和18日）測驗和推算立春、雨水兩節氣，以及太陰、火星和木星的躔度。
《測驗紀略》在1671年或稍後出版了拉丁文字，名liber observationu，有6雙頁文字說明，並有12幅圖。
南懷仁的另一種拉丁文著作出版於1677－1678年，名liber anic，包括8幅天文儀器圖。
南懷仁最著名的西文著作是《歐洲天文學》（astronoia eu-ropaea，1687）。其手稿由柏應理帶到歐洲，於1687年以拉丁文在歐洲迪林根（dill-n）出版。
《歐洲天文學》是南懷仁1681年以前的著述。該書篇幅不算大，有前言5頁，正文99頁。南懷仁在前言中簡明扼要地介紹了他來華前後耶穌會士在中國的情況，談到他之所以出版這部著作，目的是要詳盡說明歐洲天文學在中國的地位的恢復，而他本人則是做這項工作的最佳人選。
《測驗紀略》、《儀象志》及《儀象圖》的內容，經過少許改編並捨去了所有的附圖，演變為《歐洲天文學》的部分內容。
然而，《歐洲天文學》與《儀象志》和《儀象圖》一樣，遠非侷限於天文曆法知識。事實上，它包括了方方面面的內容，比後兩者更為廣泛，儘管篇幅不大。該著作共28章，內容大致可以分為兩大部分。
第1至第12章為第一部分，是關於天文曆法方面的歷史性記述，反映了歐洲天文學在經歷，“曆法之爭”之後，在中國重新得到承認並恢復其優勢地位的整個過程。
南懷仁的記述從“曆獄”開始，到他進呈永年曆並受誥封止。這部分的內容包括：1668年指出曆法中的錯誤，1668年末和1669年初的觀測和推算，在欽天監負責治理曆法的工作，欽天監機構及其任務，關於中國的天文曆法的情況，進呈永年曆、南懷仁本人及祖輩和父輩的受封，關於天文觀測和儀器的說明。
第13至第28章為第二部分，是記述在北京的耶穌會士於1668～1679年間，在與數學和力學等有關的各種應用科學的實踐活動中的成就。
南懷仁在進行了總的介紹之後，從14個方面分別敘述之：日晷儀原理和製作，彈道學應用於造炮，輸水技術，機械學，光學，反射光學，透視學，靜力學，流體靜力學，水力學，氣體力學，音樂，鐘錶製造技術，氣象學。
最後，他總結了以天文和數學為代表的西方科學在中國的影響。
由於南懷仁在關於曆法的爭論中有著深刻的感受，所以，他在《歐洲天
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