番薯，即地瓜，十六世纪由西班牙人从美洲引种到菲律宾，后经台湾传入福建等地。但是当时人们认为番薯是热带植物，不可能在长江流域一带种植，更不可能在北方存活。

徐光启在家丁忧的三年，不停的请人从福建带番薯回上海，进行试种。刚开始，番薯种块不是霉烂，就是冻僵，偶尔有保存好的，却没等春天已经发芽，错过了种植季节。

然而，徐光启并不认输，他不停的想办法，通过反复的实验和方法改进，终于将番薯种植成功，并总结出了“传种”、“种候”、“土宜”、“耕治”、“种栽”、“壅节”、“移插”、“剪藤”、“收采”、“制造”、“功用”、“救荒”等一整套做法，称之为“松江法”，并创造性的想出了现在仍在被广泛使用的地窖储藏法。这些方法，不仅使得番薯在上海地区种植成功，并顺利的推进到了山东、河北，甚至东北等地。

而在番薯种植技术往高纬度地区推移的同时，它的品质和口感不仅没有下降，反而在干旱地区的味道比南方多雨地区更好，对此，徐光启曾不无得意的说：“庶几哉，橘逾淮，弗为枳矣。”

这正是因为此事的成功，让徐光启信心倍增，让他更加意识到，传统的东西未必都是对的，要想改变大家的认知，就要让人们看到创新改变的结果。

几年后，徐光启因与朝中一些大臣意见不合，便辞职去了天津。他在天津南郊开垦了大片的盐碱荒地，用来种植水稻，通过改进水利灌溉和造肥施肥技术，最终让江南的水稻在天津落地生根，解决了旱地种植水稻的难题。

不仅实践，他还不停的将自己的经验学术话，写出了《宜垦令》《农书草稿》《北耕录》等。

万历三十八年，因为钦天监推算日食不准，徐光启又开始研究天文学。