原來，徐光啟過兩天便要跟著趙鳳宇一家到廣西潯州（即今廣西桂平），今天晚上正在油燈下縫補那兩件已經破了幾個洞洞的長衫，以便在路上替換。這兩件長衫還是來到廣東以後，趙家給他縫製的。1588年，徐光啟從安徽來廣東時，上身隻穿一件單衣，下身還隻穿了一件短褲。來到廣東以後，雖然家庭教師有一定報酬，但他總是按時把所得到的薪金全部寄回家去，貼補家裏，這樣就無力添補衣物了。因為趙鳳宇有時要徐光啟跟著外麵跑跑，便叫了裁縫給徐光啟做了兩套長衫。八九年來，徐光啟一直是穿著這兩套衣服，已有不少破洞洞了。
孩子們也不忍心耽誤徐光啟的時間，就再也不去打擾他。
徐光啟跟趙鳳宇去廣西，在那裏呆了一年多才返回廣東。沒多久，他又上順天府（今北京）參加鄉試，求取功名。
八月八日早上，各縣、州、府的應試秀才都齊集京城貢院門口，徐光啟也很早起身來到考場等候。
考舉人比考秀才嚴格得多，就試者聽到3聲炮響以後，便紛紛進人貢院。貢院內，大堂東西兩側是管理考試的人員居住的；大堂後部供考官居住；貢院內兩旁建有單人宿舍，供考生居住，應試者按考試的編號找對號舍人考。考生進入號舍，便被關在這小房子裏，不準外出，要一連考3天。
明朝的科舉製度規定，以《四書》、《五經》裏麵的內容命題，並規定文章的格式為八股文，解釋必須依照朱熹的《四書集注》，不能隨便發揮。這束縛了人們的聰明才智，阻礙了科學的發展，壓製了思想，使人脫離實際。
徐光啟20歲考上秀才以後，一直以教書授徒為業。他一麵教書，一麵利用時間刻苦自學，持之以恒，從不鬆懈。這樣刻苦好學的青年，理應早得功名才是，但是，徐光啟在這15年間每3年都回家鄉參加鄉試，這樣的考試，每次都以失敗告終。
每次落第的原因很明白，因為徐光啟是一個愛好實際學問、愛好科學的青年，不願意浪費時間去學習八股文。可是，那時候，政府隻會空談玄理，不注重實學，反對科學，那些批閱考卷的試官們都看不+他的文章和學問，這樣徐光啟到35歲仍然是個窮秀才，以教書糊口。這次來順天府應試時，曾有幾個同伴勸告他，考試時要按規定答，必要時還要寫些恭維朝廷的話。可是，徐光啟堅持自己的主張，仍然借著這次考試的機會，在文章裏把這幾年來遊曆江蘇、安徽、廣東、廣西等地時，同農民、手工業工人、運河上的運輸工人和西洋人接觸時的所見所聞，以及一些憂國憂民的想法，要求改革製度、學習科學的建議，都寫了下來。
那些在鄉試中協同主考官批閱考卷的同考官，看到徐光啟的文章是講些天文、地理、數學、水利、農商、物理等科學知識和技術，這些東西對隻會談經的同考官來說，簡直是不可思議。因此，同考官老爺們都認為不是正路文章，有的頭搖得像撥浪鼓，有的吹胡子瞪眼睛，有的甚至拍案大罵：“反了，反了!”於是，他們便信手拿起朱紅大筆，在徐光啟考卷上批了一個“閱”字，丟在一旁。
在發榜的前3天，同考官把這次錄取的名單和試卷都整理好，呈送主考官最後審閱核準。
主持這次順天府鄉試的主考官是翰林院官員焦竑。他為人正直，注重實學，重視培養真才實學人材。他知道，前幾次鄉試所錄用的舉人多數是讀死書，專學八股，專寫空話的書呆子。焦竑這次被神宗皇帝委任為順天府鄉試主考官，他決心不辜負皇上的重托，趁此機會為國家選拔出真正的人材來。可是，當他審閱同考官送來打算錄取的試卷之後，連連歎息說：盡是些空疏的詞藻和玄虛的性理、華而不實的文章!”
這天傍晚，焦竑吃飯不香心事重重。白天閱卷的事，一直牽掛在他心頭：“難道這麼多秀才，就挑不出一個名副其實的第一名來嗎?”
吃過晚飯，他差人將陳主考官請到家裏來磋商。陳主考也是在翰林院任職，與焦竑一直配合得很好。聽說焦竑正在為錄選考生的事發急，便跟著來人趕到焦家。
焦竑見陳主考如約前來，十分喜悅。寒暄一陣以後，便說：“唐朝文學家韓愈說過，千裏馬常有，而伯樂不常有這句話有道理。”
陳主考今天也審閱了一部分試卷，與焦竑頗有同感。聽了焦竑這話，他直言不諱地說：“古人說的話是對的。人才是有的，問題恐怕就出在挑選人才的人身上。”焦竑拍拍大腿猛站起來說道：“陳主考高見。這麼多的秀才當中必定有不少有才華的人，這就需要有伯樂才行呀!”焦竑在屋裏踱了幾步，坐下來繼續說道：“現在，阿諛奉承成風，考生大多為了迎合考官口味，盡作些玄談的文章。但也許還是有人，會寫出真知灼見。這樣的試卷，恐怕在第一關就被擋下了。”
“你的意思是不是我倆親自將試卷全部複查一遍?”“正是這個意思。”
第二天一早，焦竑兩位主考官就來到貢院。一個上午過去了，他們還沒有發現好試卷。下午他們繼續審閱。直到黃昏，他們才發現了一份與眾不同的試卷。這份試卷字裏行間充滿了強烈的愛國熱情和事業心，盡講些農學、學習西洋科學技術的事兒，文辭優美。焦竑捧著試卷看了又看，愛不釋手，提筆在徐光啟的名字上畫了一個圈，立為第一名。
徐光啟這次以最高的名次高中舉人，就他的學識來說固然不出意料，但是一個貧苦人家的兒子得中解元卻很不平常。