Największą sławę Maestlinowi przyniosły obserwacje komety z 1577 roku w Backnang. Jako pierwszy obliczył orbitę komety. Obserwacja tego ciała niebieskiego potwierdziła układ heliocentryczny Kopernika. Wyniki swoich obserwacji opublikował rok później w pracy pt. Observatio et demonstratio cometae aetherei, qui anno 1577 et 1578… apparuit. Ponadto obok Leonarda da Vinci uważany jest za pierwszego, który światło popielate Księżyca zidentyfikował jako światło ziemskie.
W 1580 roku został profesorem matematyki na Uniwersytecie w Heidelbergu. W 1582 roku wydał Epitome Astronomiae. Ten podręcznik astronomii cieszył się bardzo dużą popularnością. Pomimo tego, że Maestlin był zwolennikiem teorii heliocentrycznej, podręcznik oparł na teorii geocentrycznej Ptolemeusza. W 1584 roku wrócił na Uniwersytet w Tybindze.
Interesował się również geografią biblijną i chronologią.
W kwietniu 1577 roku ożenił się z Margaretą Gruuninger. Mieli trzech synów i trzy córki. Margarete zmarła krótko po urodzeniu szóstego dziecka. Po jej śmierci Michael Maestlin ożenił się z Margarete Burkhardt. Mieli ośmioro dzieci. Cieszył się sympatią wśród swoich studentów oraz współpracowników.