Zajmował go także problem matematycznego opisu różnych urządzeń wykorzystywanych przy badaniach astronomicznych, opisywał między innymi astrolabia, gnomony i inne zegary słoneczne. W 1581 napisał na ten temat dzieło pod tytułem Gnomonices libri octo, które dedykował Stefanowi Batoremu. Napisał wiele podręczników dotyczących matematyki i astronomii, dzięki którym wywarł duży wpływ na kilka następnych generacji naukowców. W 1612 roku powstało pięciotomowe dzieło pod tytułem Opera mathematica, zawierające większość jego wcześniejszych publikacji matematycznych.
Clavius znał się osobiście z Galileuszem i od 1587 roku obydwaj korespondowali ze sobą, wymieniając poglądy. Jeden jak i drugi interesowali się teleskopem i możliwościami jakie przyrząd ten dawał w obserwacjach astronomicznych. Clavius i jego współpracownicy z Collegio Romano eksperymentowali z pierwszymi teleskopami. Na podstawie tych wczesnych badań Clavius skrytykował w 1611 roku wnioski jakie Galileusz wyciągnął ze swoich prac.