W 1664 roku w Ujazdowie Burattini urządził obserwatorium astronomiczneDziś w budynku Wydziału Biologii UW., gdzie w 1665 odkrył plamy na Wenus. Założył warsztat optyczny, w którym projektował oraz konstruował własne mikroskopy i teleskopy. W 1665 konstruował w nim zespolone obiektywy złożone z kilku soczewek, wypełnione przezroczystą cieczą. Wykonał w nim m.in. soczewki do wielkiego teleskopu budowanego przez Heweliusza.
W 1666 zbudował na Wiśle most dla wojsk ciągnących przeciwko wojskom rokoszanina Jerzego Sebastiana Lubomirskiego. W drugiej połowie lat 60. XVII wieku ponownie zajął się działalnością naukową, m.in. zagadnieniami dotyczącymi wylewów Nilu, szlifowaniem soczewek optycznych, pomiarem południków oraz wyznaczaniem miary uniwersalnej za pomocą długości wahadła sekundowego.
W 1675 opublikował w Wilnie traktat Misura universale (pol. Miara uniwersalna), gdzie rozwinął teorię miary powszechnej, jednolitej dla całego świata, nazwanej przez niego metrem katolickimOd łac. terminu „catholicus” z gr. καθολικός oznaczającego „powszechny”.. W swoim traktacie jako pierwszy w czasach nowożytnych użył słowa „metr” na określenie miary długości, za miarą starożytnych Greków – „metron”. Dzięki opracowaniu powszechnego systemu miar położył podwaliny m.in. pod dzisiejszy układ jednostek SI.