W czasie pobytu w Bolonii zainteresował się astronomią z inspiracji Giovanniego Antonio Maginiego, który wykładał na miejscowej uczelni. W 1607 roku Aleni udał się do Rzymu na studia teologiczne. Uczył się tam jednak również astronomii a jego nauczycielem był słynny jezuita i uczony Christoph Clavius.
Studiując i pracując jako nauczyciel Aleni zainteresował się tematem misji chrystianizacyjnych. W 1603 roku zwrócił się do generała zakonu, Claudio Acquavivy z prośbą o pozwolenie na wzięcie udziału w misji. Początkowo chciał wyjechać do Peru, ale został skierowany na Daleki Wschód. Opuścił Europę 23 marca 1609 roku. W czasie podróży pogłębiał swoją wiedzę na temat terenów, na których miał działać. Prowadził również obserwacje astronomiczne. Pod koniec 1610 roku dotarł do Goa, a w styczniu 1611 roku ostatecznie wylądował w Makau. Spędził tam dwa lata, ucząc się języka chińskiego i nauczając matematyki w miejscowym kolegium jezuickim. Nadal zajmował się astronomią, w 1612 roku obserwował i opisał zaćmienie księżyca. W 161 roku opuścił Makau i wraz z kilkoma innymi jezuitami udał się do Chin. Najpierw, przez krótki czas przebywał w Pekinie, później zaś pracował jako misjonarz w Kaifeng. W mieście tym żyła społeczność żydowska, z którą Aleni nawiązał kontakt.