Einer der ersten wissenschaftlichen Erklärungsversuche für den Stern von Bethlehem geht auf die Arbeiten von Johannes Kepler zu Beginn des 17. Jahrhunderts zurück. Im Jahr 1604 beobachtete Kepler eine Konjunktion von Planeten, auf die das Erscheinen einer Nova folgte, was ihn dazu veranlasste, für die Zeit der Geburt Jesu eine ähnliche Hypothese aufzustellen.
Kepler vermutete, dass der Stern von Bethlehem einer dreifachen Konjunktion von Jupiter und Saturn im Jahr 7 v. Chr. im Sternbild der Fische entsprechen könnte. In der antiken Astrologie wurde Jupiter häufig mit dem Königtum verbunden, während Saturn mit dem jüdischen Volk in Verbindung gebracht werden konnte. Diese Konstellation hätte somit als Ankündigung der Geburt eines Königs in Israel gedeutet werden können.
Kepler erwog außerdem, dass diese Konjunktion von einem vorübergehenden Phänomen wie einer Nova begleitet gewesen sein könnte, das die Sichtbarkeit des Ereignisses verstärkte. Auch wenn diese zweite Hypothese durch keine ausdrücklichen historischen Quellen bestätigt wird, zeugt sie von dem Versuch, astronomische Beobachtung und historische Deutung miteinander zu verbinden.
Der Wert von Keplers Vorschlag liegt in seinem Vorgehen: Er postuliert weder eine rein symbolische Konstruktion noch ein willkürliches Wunder, sondern versucht, ein Naturphänomen zu bestimmen, das in einem bestimmten kulturellen Rahmen gedeutet worden sein könnte. Diese Hypothese hat jedoch gewisse Grenzen, insbesondere wegen des zeitlichen Abstands zu einer Geburt um das Jahr 2 v. Chr. sowie wegen der Tatsache, dass Planetenkonjunktionen optisch keinen „einzelnen Stern“ hervorbringen, der auffällig genug wäre, um unmittelbar dem Bericht des Matthäus zu entsprechen.
Trotz dieser Vorbehalte haben Keplers Arbeiten den Weg zu einer wissenschaftlichen Herangehensweise an die Frage geebnet und beeinflussen weiterhin die heutige Forschung zum Stern von Bethlehem.