湯若望多次向新統治者力陳新曆之長，並適時進獻了新制的輿地屏圖和渾天儀、地平晷、望遠鏡等儀器，而且用西洋新法準確預測了順治元年（1644年）農曆8月初一丙辰日食時，初虧、食甚、復圓的時刻，終於說服當時的攝政王多爾袞，決定從順治二年開始，將其參與編纂的新曆頒行天下。
順治元年十一月，命掌欽天監事。順治七年，清政府賜地在宣武門內原天主堂側重建教堂。湯若望將利馬竇建的一座經堂擴大，建成了北京城內的第一座大教堂（南堂），此處成為湯若望等神父的起居地。 湯若望工作的地點則是在北京建國門附近的古觀象臺。在古觀象臺工作的傳教士有50多人，湯若望是其中最主要的傳教士，還擔任臺長，即欽天監監正。
順治八年順治帝親政後，先後授太僕寺卿、太常寺卿、通政使並賜號“通玄教師”(康熙帝時為避諱，改“通微教師”)。湯若望經常出入宮廷，對朝政得失多所建言，先後上奏章三百餘封。順治帝臨終議立嗣皇，曾徵求湯若望意見。
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