Po powrocie do Gdańska Jan kontynuował studia Gimnazjum. Od początku nauki szczególne uzdolnienia przejawiał w kierunku matematycznym. Doskonałego mistrza znalazł w osobie profesora Gimnazjum Piotra Krűgera, który, sam będąc wybitnym uczonym matematykiem i astronomem, wcześnie dostrzegł nie tylko matematyczne, ale i manualne zdolności chłopca. Skierował je w stronę grafiki i mechaniki. Przejawiał też Heweliusz zdolności do czysto artystycznego rysunku i malarstwa.

  Po trzech latach nauki pod kierunkiem Krűgera dziewiętnastoletni Jan wybrał się na wędrówkę po obcych krajach – peregrynację – w celu uzupełnienia krajowych studiów. Były to lata 1630 – 1634. Z okresu peregrynacji pochodzą pierwsze samodzielne obserwacje astronomiczne Heweliusza.

Po powrocie z zagranicy w latach 1634 – 1639 uczony zaczął przejmować ojcowskie interesy i zgodnie z wolą rodziny ożenił się, a sprawy astronomii odłożył na później. W kwestiach ekonomicznych ogromną pomoc okazywała mu żona Katarzyna, która nie doczekawszy się potomstwa poświęcała się całkowicie prowadzeniu interesów, dzięki czemu uczony mógł zająć się rozwijaniem swoich zainteresowań naukowych.

Po śmierci Katarzyny Heweliusz ożenił się ponownie z młodziutką Elżbietą Koopman. Była to osoba wykształcona, znała kilka języków, miała szerokie zainteresowania naukowe.  Elżbieta urodziła mu kilkoro dzieci;  nie odziedziczyły  one jednak żadnych zdolności naukowych.

Elżbieta wspólnie z mężem prowadziła obserwacje i badania astronomiczne, pomagała w projektowaniu obserwatorium.  Korespondowała z wieloma uczonymi europejskimi. Współpracowała z mężem przy pisaniu dzieła Prodromus astronomiae (katalogu 1564 gwiazd i ich pozycji). Po śmierci męża  dokończyła tę książkę, wprowadzając liczne korekty,  i opublikowała 3 lata później w 1690 roku.  Została pochowana obok niego w kościele Świętej Katarzyny w Gdańsku.

    Jako początkujący astronom Heweliusz stanął przed ko­niecznością stworzenia sobie odpowiedniego instrumentarium naukowego koniecznego do wykonywania badań naukowych. Był utalentowanym rzemieślnikiem. Zaczął od szlifowania so­czewek, aby później konstruować lunety oraz instrumenty do pomiarów kątowych. Niestety, te wspaniałe przyrządy spłonęły podczas tragicznego pożaru w roku 1679.
   
   Możemy je nadal po­dziwiać na kartach książki „Machina Coelestis" namalowane ręką samego uczonego - Jana Heweliusza. Były to instrumenty nie tylko użyteczne, ale i piękne, przyozdobione przez astronoma z artystycznym wyczuciem. Dzieło to zawierało trzydzieści ilustracji przyrządów z obszernymi ich opisami.

   Pierwszymi instrumentami, jakie skonstruował uczony, były dwa kwadranty (czwarta część koła), trzy sekstanty i jeden oktant (ósma część koła). W 1644 roku  udało się mistrzowi uzyskać mosiężny kwadrant azymutalny,  zwany wielkim  (promień: 140 cm). W dalszych  latach  instrumentarium  bogaciło się o nowe przyrządy, co poz­walało na modyfikowanie i powiększanie obserwatoriów.
 

    Gdy sława gdańskiego astronoma była już dostatecznie ugruntowana, doczekał się Heweliusz królewskich wizyt króla Jana Kazimierza, a później Jana III Sobieskiego. Oprócz głów koronowanych przewijali się przez obserwatorium gdańskie liczni podróżnicy zainteresowani pracami uczonego. Nie zawsze wszyscy byli mu życzliwi, jak np. uczony francuski Robert Hooke, z którym spór załagodził dopiero przybyły w 1679 roku Edmund Halley.
 

    W miesiąc po wyjeździe Halleya wybuchł pożar, który strawił instrumentarium uczonego. Po tej katastrofie Heweliusz nie był już w stanie stworzyć nowego i równie wspaniałego. Prawdopodobnie posługiwał się przyrządami zmarłego kuzyna Heckera. Z pomocą pospieszyli Des Noyers i Burattini z War­szawy, pożyczając swoje instrumenty

    Po śmierci uczonego i, w 6 lat później, drugiej żony Elżbiety, leżały wraz z całą spuścizną nauko­wą przez pięćdziesiąt lat porzucone, nie znalazł bowiem Hewe­liusz żadnego ucznia - kontynuatora swojej działalności. Spadko­biercy nie okazali także żadnego zainteresowania porzuconymi przyrządami, gdyż nawet nie wiedzieli do czego one służą.W odróżnieniu od dawniejszych astronomów - estetów, a łącznie z twórcami „nowej" astronomii takimi jak Galileusz, dane było Heweliuszowi znacznie dokładniejsze obserwowanie konfiguracji odległych ciał niebieskich dzięki nowym instru­mentom, których wynalezienie zadecydowało o przełomowości epoki. Uczony miał pełną świadomość tej przełomowości i wielkie pochwały wygłaszał pod adresem technicznych nowości swego wieku - teleskopu, mikroskopu, peryskopu, przybliżających badaczom poznanie tajemnic natury.Jest autorem wielu opracowań naukowych poświęconych astronomii, głównie opisów obserwowanych przez siebie ciał niebieskich. Najbardziej znane spośród nich  to „Selenographia", „Cometographia", „Machina coelestis", „Mercuńus in Sole visus", „Prodromus astronomiae".Dzieła te zawierające wiele rycin i map nieba powstały dzięki wielkim uzdolnieniom malarskim Heweliusza, gdyż był on świetnym odtwórcą rysownikiem i rytownikiem obserwowa­nych zjawisk.

    Była to rzecz nadzwyczaj cenna w epoce, kiedy nie znano fotografii i nie można było fotografować obserwo­wanych gwiazd i planet.Dorobek astronoma uległ z biegiem czasu jak każdy wkład naukowy częściowej dezaktualizacji. Dzieła jego, poprzez swe elementy głęboko ludzkie i estetyczne przemówią jednak zawsze do każdego kto się z nimi zetknie.