面的学识和技能受到清廷的保护，受命继续修正历法。
汤若望多次向新统治者力陈新历之长，并适时进献了新制的舆地屏图和浑天仪、地平晷、望远镜等仪器，而且用西洋新法准确预测了顺治元年（1644年）农历8月初一丙辰日食时，初亏、食甚、复圆的时刻，终于说服当时的摄政王多尔衮，决定从顺治二年开始，将其参与编纂的新历颁行天下。他用西法修订的历书（就是《崇祯历书》的删节版）被清廷定名《时宪历》，颁行天下。
顺治元年十一月，命掌钦天监事。次年，他将《崇祯历书》压缩成《西洋新法历书》一百零三卷，进呈摄政王多尔衮，封太常寺少卿。
顺治七年，清政府赐地在宣武门内原天主堂侧重建教堂。汤若望将利马窦建的一座经堂扩大，建成了北京城内的第一座大教堂（南堂），此处成为汤若望等神父的起居地。 汤若望工作的地点则是在北京建国门附近的古观象台。在古观象台工作的传教士有50多人，汤若望是其中最主要的传教士，还担任台长，即钦天监监正。
顺治八年顺治帝亲政后，先后授太仆寺卿、太常寺卿、通政使并赐号“通玄教师”(康熙帝时为避讳，改“通微教师”)。汤若望经常出入宫廷，对朝政得失多所建言，先后上奏章三百余封。顺治帝临终议立嗣皇，曾征求汤若望意见。当时顺治帝因得天花，而当时朝延中只有汤若望一人知道天花如果流行会造成什么样的后果，于是他就说一定要找一位得到天花的皇子来继王位，于是便有了后来的康熙大帝。
中西历法之争，由来已久，吴明煊早在顺治十六年便上疏举报汤若望天算错误，结果反落了个“诈不以实”的罪名，险些被判了死刑。1661年，顺治病逝，八岁的康熙登基，辅政大臣鳌拜等反对西洋学说，大臣杨光先，言汤若望等传教士有罪三条：潜谋造反；邪说惑众；历法荒谬。
1664年冬，鳌拜废除新历，逮捕了已经中风瘫痪的汤若望和南怀仁等传教士。
康熙三年九月二十六日，清廷“会审汤若望，以及钦天监官员，翌年三月十六日，廷议将钦天监监正汤若望，刻漏科杜如预，五官挈壶正杨弘量，历科李祖白，春官正宋可成，秋官正宋发，冬官正朱光显，中官正刘有泰等皆凌迟处死。已故刘有庆子刘必远，贾良琦子贾文郁，宋可成子宋哲，李祖白子李实，汤若望义子潘尽孝俱斩立决。”
在汤若望等人经初审被判处死刑之后，曾进行了一次由中国、回回和西洋三种观测法同时预测日食时间的实际检验活动。结果南怀仁等人据西洋历法预测的日食时间与事实相符，最为正确。但是，对汤若望等人的处罚非但没有减轻，反而又加重了：由绞刑变成了最残酷的凌迟。事情很清楚，朝廷只是希望南怀仁等人出现错误，从而为迫害他们寻找有力的借口。否则的话，西洋人正确的日食预报应该成为减轻或撤销他们罪名的理由和依据。
按照判决，次年汤若望应凌迟处死。但不久天上出现被古人认为不祥之兆的彗星。京城又突然发生了大地震，皇宫在地震中遭到破坏，而且有宫殿着火。这显然吓呆了清宫统治者。汤若望免死羁狱，旋获孝庄太皇太后特旨释放，汤的仆人潘尽孝也免去一死。而其他上面列出的从事西学的汉人，还是被斩头。至此，徐光启在崇祯年间，精心培养的一大批汉人的西方数学天文专家，被彻底杀灭扫荡干净。
康熙五年七月十五(1666年8月15日)，汤若望病死于寓所。 康熙八年，康熙给汤若望平反。1669年十一月十六日，康熙又发布了对汤若望的祭文：“皇帝谕祭原任通政使司通政使，加二级又加一级，掌钦天监印务事，故汤若望之灵曰：鞠躬尽瘁，臣子之芳踪。恤死报勤，国家之盛典。尔汤若望，来自西域，晓习天文，特畀象历之司，爰锡通微教师之号。遽尔长逝，朕用悼焉。特加因恤，遣官致