Le comédien Denis Lavant et le réalisateur Stan Neumann collaborent pour la seconde fois. L'acteur avait en effet prêté sa voix en 2004 au personnage de Viktor Klemperer, dans un des précédents documentaires du cinéaste, La Langue ne ment pas.
Stan Neumann a rédigé seul le scénario de L'Oeil de l'astronome, et ce, en se basant uniquement sur ses propres recherches : "J’ai écrit seul, avec un considérable travail de documentation – il existe beaucoup d’archives. J’ai ensuite fait lire le scénario à plusieurs scientifiques, dont Marc Lachièze-Rey, pour m’assurer qu’il n’y avait pas d’erreurs factuelles."
Le film a entièrement été tourné de nuit et, qui plus est, sans éclairages additionnels. Un défi pour l'équipe de production qui a finalement trouvé le salut en se dotant d'un appareil photo caméra de toute dernière génération, le Canon Mark IV, lequel permettait de filmer à une vitesse de 25 images par seconde, avec une stabilité parfaite : "C’était notre lampe à voir la nuit. Les questions techniques m’indiffèrent, mais que la lumière change en fonction du souffle des acteurs, parce que les bougies sont effectivement la seule source lumineuse, je ne m’en lasse pas", confie le cinéaste Stan Neumann.
Dans L'Oeil de l'astronome, Stan Neumann s'attarde sur une très courte période de la vie du scientifique autrichien Johannes Kepler, à savoir dix jours seulement ! Ou plutôt dix nuits comme nous le fait remarquer le cinéaste : "Seulement dix nuits de 1610 pendant lesquelles Kepler a pour la première fois entre les mains le premier télescope de Galilée. Dix nuits, pas une de plus, pour voir dans le ciel ce que personne, à part Galilée, n’y a jamais vu. Et tout cela pendant qu’autour de lui le monde vacille, ce sont les derniers jours de la cour de l’empereur Rodolphe à Prague, bientôt ce sera la fin du dernier petit espace de tolérance existant encore en Europe…"
En quinze ans, le réalisateur Stan Neumann s'est imposé comme une figure majeure du documentaire (Une Maison a Prague, La Langue ne ment pas, etc.) au sein de l'Hexagone. Il signe avec L'Oeil de l'astronome sa première fiction.