Uno de los primeros intentos científicos de explicar la estrella de Belén se remonta a los trabajos de Johannes Kepler a principios del siglo XVII. En 1604, Kepler observó una conjunción de planetas seguida de la aparición de una nova, lo que lo llevó a proponer una hipótesis análoga para la época del nacimiento de Jesús.
Kepler sugirió que la estrella de Belén podría corresponder a una triple conjunción de Júpiter y Saturno ocurrida en el año 7 a. C., en la constelación de Piscis. En la astrología antigua, Júpiter se asociaba a menudo con la realeza, mientras que Saturno podía vincularse con el pueblo judío. Esta configuración habría podido, pues, interpretarse como el anuncio del nacimiento de un rey en Israel.
Kepler consideraba también que esta conjunción pudo haber ido acompañada de un fenómeno transitorio, como una nova, que reforzara la visibilidad del acontecimiento. Aunque esta segunda hipótesis no está confirmada por fuentes históricas explícitas, testimonia un intento de articular la observación astronómica con la interpretación histórica.
El interés de la propuesta de Kepler reside en su planteamiento: no postula ni una pura construcción simbólica ni un milagro arbitrario, sino que busca identificar un fenómeno natural susceptible de haber sido interpretado en un marco cultural determinado. Sin embargo, esta hipótesis presenta ciertos límites, en particular por el desfase cronológico con un nacimiento situado hacia el año 2 a. C., así como por el hecho de que las conjunciones planetarias no producen visualmente una «estrella única» lo bastante notable como para corresponder directamente al relato de Mateo.
A pesar de estas reservas, los trabajos de Kepler abrieron el camino a un enfoque científico de la cuestión y siguen influyendo en las investigaciones contemporáneas sobre la estrella de Belén.