1601年，明神宗下诏允许利玛窦等人长居北京，作为欧洲使节被召命带进北京紫禁城。至此他将一直拥有朝廷的俸禄，直到临终。但中国的朝廷根本没有注意到，利玛窦长住北京的目的是为了传播基督教。
利玛窦在北京以丰富东西学识，结交中国的士大夫。常与宾客谈论天主、灵魂、天堂、地狱，同时编撰新书。1602年- 1605 年， 出版《两仪玄览图》第三版中文世界地图，以及其他著作 《天主实义》、《天主教要》和《二十五言》，得到不少中国知识分子的尊重。到了1605年，北京已有200人信奉天主教，当中有数名更是公卿大臣。这当中最著名的，也是后来对利玛窦传教事业帮助最大的，当属“圣教三柱石”——徐光启、李之藻和杨廷筠。
徐光启是南直隶松江府（今上海）人，曾在南京与利玛窦会面，之后入天主教。利玛窦在北京期间，徐光启正供职于翰林院，他与利玛窦结下了深厚的友谊，二人协力翻译了《几何原本》和《测量法义》等著作。李之藻是浙江仁和（今杭州）人，时任太仆寺少卿。他师从利玛窦学习西方科学，之后也加入了天主教。他与利玛窦合作编译了《同文指算》等书籍。杨廷筠是李之藻的同乡，在北京担任监察御史。杨廷钧早年是虔诚的佛教徒，后在利玛窦和李之藻等人的感召下受洗入教。“圣教三柱石”身体力行实践教义，他们劝说家人、朋友入教，为传教士提供经费，并且在天主教遭受教难之时上疏抗辩，极力保护传教士。通过利玛窦的不懈努力，天主教在中国得以传播。利玛窦留居北京之后，全国教徒人数骤增，涵盖了平民、士大夫、皇亲国戚等各个阶层。与此同时，西方的科学技术伴随天主教传入中国，中国的文化也由传教士们带到西方。
利玛窦初到北京时，住在专门接待外国使臣的宾馆中，随后获准在城内择民房长住，并可以进行传教活动。利玛窦选中了宣武门内的一块土地，他在这里修建了一座教堂，这就是著名的南堂——北京地区现存最古老的天主教堂。利玛窦建立南堂之后，在教堂里举办西方图书和科学仪器的展览，吸引了大批官员和儒士前来参观，从而扩大了天主教在士大夫中的影响。利玛窦在北京交游于士林，结识众多名流，其中不乏朝廷高官，如内阁首辅沈一贯、吏部尚书李戴、礼部尚书冯琦、刑部尚书萧大亨等人。
1607 年，利玛窦与徐光启合作，出版了欧几里德《几何原本》的前六回的译本。
1608 年，印刷《畸人十篇》，并开始编纂他的历史著作《基督教远征中国史》。
1610 年 5 月 11 日(万历三十八年)，因病卒于北京，终年59岁。
1611年，万历皇帝赐物利玛窦安葬于平则门外二里沟的滕公栅栏。 按照当时惯例，西方传教士死后本应移葬澳门，但在内阁首辅叶向高等人的斡旋下，万历皇帝破例准许利玛窦葬于北京西郊的藤公栅栏，使其成为首位葬于北京的西方传教士。
人物著作
《天主实录》：1630年，利玛窦翻译了罗明坚编《新编西竺国天主实录》。它是最早把星
期制度引进中国的。《天学实义》后来被乾隆皇帝收录在四库全书中，并有蒙、满、朝鲜、越南及日文译本。《几何原本》：利玛窦与徐光启合译了欧几里德《几何原本》的前六卷。利玛窦使用《几何原本》是他在罗马学院学习用的课本，由利玛窦的恩师——当时欧洲著名的数学家克拉维乌斯神父整理编纂。克拉维乌斯神父在原本后又增添了两卷注释，总共十五卷。
《坤舆万国全图》：世界地图。
《西字奇迹》：（今改名《明末罗马字注音文章》），是中国汉字拉丁化道路之始。
《二十五言》：关于天主教道德信念准则和修养的书。
《畸人十篇》：利玛窦同十位中国士大夫的对话集。
《交友论》：收入了古罗马西塞罗入文艺复兴时期人文主义大师爱拉斯谟等人友谊的格言上百则。也有利玛窦根据他对中国人的思想了解而编写的。这是利玛窦所写的第一部华文著作。 《交友论》是利玛窦用中文写作的第一部著作。1595年，到达南昌以后，利玛窦就将《交友论》分赠当地的达官贵人。“这部《交友论》使我赢得了人们的信任，同时，也使人认识了我们欧洲的作为。这部作品是文学、智慧和德行的结晶。
《利玛窦书信记》：1599年编著。
《西国记法》：一本介绍利玛窦本人如何能有过目不忘的能力的书。
《辩学遗牍》：1635年出版，收录了利玛窦以天主教观点与明末净土宗袾宏和其门生虞淳熙的佛教观点交流的信件。
《同文算指》：介绍欧洲算术，根据克拉乌维斯所著的《实用算术概论》（Epitome arithmeticae practicae，1583年）译成。内容由基本四则运算、分数至比例、开方、正弦余弦等三角几何。由李之藻笔录，清朝时录入四库全书。
《测量法义》：关于应用几何、测量，由徐光启笔录，附《勾股义》。
《圜容较义》：李之藻笔录。
《浑盖通宪图说》：天文学知识，李之藻笔录。
此外，他还写过或参与写过《西琴八曲》《斋旨》《乾坤体义》等著作。
利玛窦用意大利文写的日记后经比利时耶稣会士金尼阁（Nicolas Trigault）整理翻译为拉丁文，出版于1615年，取名《基督教远征中国史》，汉译名为《利玛窦中国札记》。
1910年，汾屠立神父（Pietro Tacchi Venturi）将耶稣会罗马档案馆中发现的利玛窦意大利语原文手稿同其他书稿以题名《利玛窦神父历史著作集》（Opere Storiche del P. Matteo Ricci）刊行，共上下两卷。1942年，德礼贤神父（Pasquale d'Elia）将其编入《利玛窦全集》（Fonti Ricciane）。
《天主实义今注》，商务印书馆出版，谭杰校勘，2014年6月出版。
主要贡献
西学东来
带着西学而来的利玛窦开展了晚明士大夫学习西学的风气。由明万历至清顺治年间，一共有一百
五十余种的西方书籍翻译成中文。
利玛窦撰写的《天主实录》以及和徐光启等人翻译的欧几里得《几何原本》等书不仅带给中国许多先进的科学知识和哲学思想，而且许多中文词汇，例如点、线、面、平面、曲线、曲面、直角、钝角、锐角、垂线、平行线、对角线、三角形、四边形、多边形、圆、圆心、外切、几何、星期等等以及汉字“欧”等就是由他们创造并沿用至今。
利玛窦制作的世界地图《坤舆万国全图》是中国历史上第一个世界地图，在中国先后被十二次刻印。而且问世后不久，在江户时代前期也被介绍到了日本。该地图使得日本人传统的崇拜中国的“慕夏”观念因此发生根本性的变化。对日本地理学的发展，有着很重要的影响。北极、南极、地中海、日本海等词汇皆出于此地图。至今，日本仍称17世纪至18世纪的地图为利玛窦系地图。
传播天主教
利玛窦，成功地在北京觐见皇帝，而且在士大夫中建立良好声誉和关系，开启了日后其他传教士进入中国之门，而且也开创了日后200多年传教士在中国的活动方式：一方面用汉语传播基督教；另一方面用自然科学知识来博取中国人的好感。利玛窦对中国传统的习俗保持宽容的态度。他容许中国的教徒继续传统的祭天、祭祖敬孔。据他的了解，这些只属尊敬祖先的仪式；只要不掺入祈求、崇拜等迷信成分，本质上并没有违反天主教教义。利玛窦主张以“天主”称呼天主教的“神”；但他亦认为天主教的“神”早已存在于中国的思想，因为中国传统的“天”和“上帝”本质上与天主教所说的“唯一真神”没有分别。利玛窦本人更穿著中国士人服饰。利玛窦的传教策略和方式，一直为之后跟随他到中国的耶稣会传教士所遵从，称为“利玛窦规矩”。
上帝一词其实并不是专指基督教的“上帝”，也不是西方基督教的“上帝”一词之中文翻译，既不是形翻更不是音译，上帝一词乃是源于古老的华夏文明中的历史记载。史书中最早出现“上帝”一词的记载的书籍是《尚书》和《诗经》。明代利玛窦将天主教传至中国，为了便于传教，便将拉丁文“Deus”翻译成中文古已有之的“上帝”。 …
