Olaus Christensen Rømer nait le 25 septembre 1644 à Aarhus, au Danemark. Il entre en 1662 à l’Université de Copenhague et consacre son apprentissage aux sciences exactes. Devenu l’assistant d’Erasme Bartholin (1625-1698), il perfectionne ses connaissances en astronomie grâce à la copie et à la révision des observations manuscrites de Tycho Brahé, acquises par le roi du Danemark qui avait confié à Bartholin la charge d’en préparer l’édition. Lorsque Jean Picard (1620-1682) est missionné en 1671 par l’Académie royale des sciences à Copenhague et à l'île de Ven, où se situe l’observatoire de Tycho Brahé, afin d’en déterminer précisément la localisation et la longitude par la méthode des éclipses des satellites de Jupiter, Rømer est encore un jeune astronome. Impressionné par ses qualités, Picard l’invite à venir travailler en France.

En 1672, Rømer intègre le cercle prestigieux de la nouvelle Académie royale des sciences, et loge à l’Observatoire de Paris. Cherchant à faire ses preuves aux côtés de Jean Picard, Adrien Auzout (1622 -1691), Jean-Dominique Cassini, Jean Richer (1630 -1696) et Christian Huygens (1629-1695), il prend activement part aux programmes de travail définis par l’Académie : le perfectionnement des instruments et les observations des corps célestes.

Les astronomes accordent alors une attention toute particulière aux éclipses des satellites de Jupiter, dont l’étude permet entre autres la détermination des longitudes terrestres. Rømer constate que les occultations de ces satellites sont en retard par rapport aux prédictions des éphémérides lorsque la Terre est loin de Jupiter, et qu'ils sont en avance lorsque la Terre en est plus proche. À la fin de l’année 1675, il déduit de ses observations que c'est le temps que met la lumière à nous parvenir de Jupiter qui cause ce retard ou cette avance : la lumière ne se déplace donc pas instantanément, comme on le pensait auparavant.