直至万历三十三年(1605)，徐光启在京期间还是不断地向利玛窦学习。1605年5月10日利玛窦致高斯塔神父书云：
    他把从我们这里所听见的好事和有益的事，或是关于圣教道理，或是关于西方科学，凡可以加重我们声誉的，他都笔录下来，预备编辑成书，他已经开始听我们讲授逻辑学和几何学，但他不能继续听讲，因为不愿意耽误他再升一级。(22)
    则1604年徐光启多读《天主实义》、《二十五言》等哲学、伦理学译著，而1605年徐光启已转向学习圣教道理和西方科学之书，前后已略有差异。徐光启其时也认为“既然已经印刷了有关信仰和道德的书籍，现在他们就应该印行一些有关欧洲科学的书籍，引导人们做进一步的研究，内容则要新奇而有证明”(23)。以利玛窦致高斯塔神父信比对，可知徐光启的西学认识已渐次转移，即由西人“归诚上帝、乾乾昭事”之至大者，转入象数之学，即“先生(按即利玛窦)之学略有三种，大者修身事天，小者格物穷理，物理之一端别为象数”(24)。
    (三)合作译书(1606-1607)
    由于徐光启在学习西学方面的成绩及与利玛窦之间的密切关系，故双方决定合作翻译西书，首选为欧几里得的《几何原本》。利玛窦撰于1607年的《译几何原本引》述此事甚详：
    客秋，乃询西庠举业，余以格物实义应。及谈几何家之说，余为述此书之精，且陈翻译之难，及向来中缀状。先生曰：吾先正有言，一物不知，儒者之耻，今此一家已失传，为其学者皆暗中摸索耳。既遇此书，又遇子不骄不吝，欲相指授，岂可畏劳玩日，当吾世而失之？……先生就功，命余口传，自以笔受焉。反复展转，求合本书之意，以中夏之文重复订正，凡三易稿。先生勤，余不敢承以怠，迄今春首，其最要者前六卷，获卒业矣。(25)
    利玛窦1608年3月6日在北京的信称：
    (去年)，这位绅士(徐光启)和我一起把欧几里德《几何原本》译成中文。……徐进士还为这部书撰写了一篇文辞典雅的序文，由他亲手书写刻本付印。(26)
    利玛窦还称：
    徐保禄进步很大，他已用优美的中国文字写出来他学到的一切东西。一年之内，他们就用清晰而优美中文体裁出版一套很像样的《几何原本》前六卷。(27)
    “客秋”，指的是万历三十四年秋，为1606年7-9月；“春首”则是指万历三十五年正月，即1607年2-3月。如满打满算的话，由利玛窦口述、徐光启笔译的二人合作方式前后持续了8个多月的时间。翻译6卷《几何原本》，如此大的工作量，仅用了8个月时间就得以完成，一方面反映了利玛窦本身的中文能力很强，另一方面也反映徐、利二人工作之勤奋及配合之密切。
    《几何原本》译出之后，利、徐又合作翻译《测量法义》一书，也是由利玛窦口译，徐光启笔受。徐光启《题测量法义》：
    西泰子(利玛窦)之译测量诸法也，十年矣。法而系之义也，自岁丁未始也。曷待乎？于时《几何原本》之六卷始卒业矣，至是而后能传其义也。(28)
    丁未，即1607年。可知《测量法义》应是在译完《几何原本》后于当年又翻译了这本书。
    这一段时间，由口授笔译之缘故，徐、利二人基本上应该是天天都在一起，所谓“朝夕相处，殆无虚日”(29)，即应指此者。而这一段朝夕相处的日子使徐光启在西学的学习上获得更大的提高，即李杕所言：“问道之余，讲求西法。利子口译，公则笔之。天文、地理、形性、水利诸学，罔不探究。而推算历学，尤加意焉。”(30)
    二、徐光启在西学方面受利玛窦之影响
    由于利玛窦对徐光启的倚重及与徐光启其人西学交游的深入，徐光启受利玛窦西学方面的影响也日趋多元。所谓科学知识体系建构方面，主要体现在天文、历法、舆地、算术、水利、筑造铳台等诸层面。
    第一，利玛窦对徐光启的影响，首先集中于地理学、天文学知识上。《利玛窦中国札记》称：
    利玛窦神父开始时是讲授地理学和天文学的基本原理，虽然他最初教的并没有任何受过教育的欧洲人所不知道的东西，但是对于那些固执地维护从自己的祖先传下来的错误的人，他教的东西简直是骇人听闻，是超出他们想象之外的东西。(31)