W 1570 wrócił do Danii.

Kariera badawcza Finansowany przez króla Fryderyka II, wybudował (w latach 1576–1580) na wyspie Hven (Ven) w pobliżu Kopenhagi dwa obserwatoria astronomiczne: Stjerneborg i Uranienborg. W ciągu 21 lat wykonał na Ven wiele precyzyjnych, jak na owe czasy, obserwacji astronomicznych. W 1597, z powodu konfliktu z Chrystianem IV, Tycho Brahe opuścił wyspę i wyjechał do Niemiec. Po dwóch latach pobytu w Niemczech osiadł w 1599 w Pradze, gdzie otrzymał stanowisko nadwornego astronoma i matematyka na dworze cesarskim. W Pradze jego pomocnikiem był Johannes Kepler.

Śmierć i pochówek Okoliczności śmierci Tychona Brahe pozostają niejasne. Najpopularniejsza legenda mówi, że na przyjęciu królewskim nabawił się poważnego zapalenia pęcherza. Zachowanie dobrych manier nie pozwalało na opuszczenie stołu przed królem, nawet jeśli spożyło się olbrzymie ilości praskiego piwa (do dziś prascy piwosze mawiają „nie chcę umrzeć jak Tycho Brahe”, gdy opuszczają towarzystwo, udając się do toalety). Inna hipoteza głosi, że podczas podróży karetą z cesarzem zmarł z powodu zatrzymania moczu. Podejrzewa się także, że mógł umrzeć z powodu choroby nerek.