之后，南怀仁步步高升，直到坐到正二品的工部侍郎，并成为钦天监的领导人。康熙帝对南怀仁非常信任，不仅将天文历法方面的事情完全的交给南怀仁处理，并且让南怀仁铸造火炮用于军事。

南怀仁到清朝的前期大多都是从事天文和武器方面的研究，后期也就是南怀仁晚年的时候重心则更多的是在传教的方面，在南怀仁去世之前，被任命为耶稣会的副省会长，这也是对南怀仁传教的一种认可。

一六八八年，疾病缠身的南怀仁在北京去世，他去世的时候很安详，因为他认为他是投入了主的怀抱。他逝世之后，康熙非常惋惜，赐谥号“勤敏”，赞扬南怀仁勤奋并且聪敏，南怀仁成了第一个被皇帝追封谥号的传教士，这也是对南怀仁一生的承认。