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南怀仁为中国服务涉及了众多领域，除之前的介绍外，他还是康熙皇帝的科学老师，他曾经在长达五个月的一段时间里，从早到晚给皇帝讲授几何学和天文学，还将《几何原本》译成满文，陪同皇帝出巡，沿途为皇帝观天测地。
康熙皇帝后来对自然科学的浓厚兴趣，对欧洲传教士的宽容态度，应该说都与南怀仁不无关系。
南怀仁曾在中国与俄罗斯等国的外交接触中担任过不可缺少的角色。
1676年5月15日（康熙十五年四月初三日），沙皇俄国派遣的特使尼果赖（ＮikolaiG.MilescuSpathary，1636～1708）等一行到达北京。
这位使臣虽掌握希腊文、拉丁文等多种欧洲语言，却不通任何东方语言。
通晓多种欧洲语言又精通满语与汉语的南怀仁成为此次中俄沟通的桥梁。
南怀仁在俄国使团逗留北京的几个月间（5月～9月），进行了大量的翻译工作。
他作为译员，参加了中俄双边会谈，并翻译了一些官方文书，他将沙皇至中国皇帝的信及俄政府向清政府提出的12条谈判纲领译成中文；又将一些中文文件译成拉丁文。
南怀仁希望开辟一条从欧洲经过俄国到达中国家交通线，以俄国为通道和桥梁。因此他把自己受康熙皇帝信任，而得以掌握的清廷外交活动的情况，告诉了俄国使臣，以便让俄国使臣了解中方目的。
在1676年9月初尼果赖即将返国之际，南怀仁请尼里赖带一封信给沙皇。还将他的拉丁文著作和《坤舆全图》作为礼物赠送。
此后中俄关系紧张，最后发展到交战，直到1686年才出现新的书面，重开谈判之门。
1687年南怀仁已重病在身，但对即将举行的中俄谈判会议的背景却有着清醒认识。
他知道俄国在欧洲连年战争，疲于奔命，不可能劳师远征东方，因此只可能在东方追求贸易利益。
而中国方面既不要战争，也不要贸易，只要求把它认为属于它的土地与俄国势力隔绝，使这些地区安然无事，主要目的是将蒙古和黑龙江流域封闭，不让俄国进入。
因此中俄两国不要战争、谋求和平是他们的共同目的，而这一目的也恰恰符合南怀仁本来的目的：开辟罗马－俄国－中国陆路交通。
因此南怀仁想，如果传教士能在这次中俄边界谈判中进行调解，施展外交才能，促其两国实现和平，缔结和约，中俄两国都会感激耶稣会士，从而便于实现交通的目的。
虽然南怀仁1688年1月28日离世。但是他的这种看法被他的同会徐日昇和张诚继承下来。
1689年6月，徐日昇与张诚随同由索额图率领的中国外交使团去尼布楚。
他们忠实地贯彻了南怀仁在中俄之间缔造和平的遗言，并用自己的智慧与能力帮助缔结了一个成功的和平条约。
中俄《尼布楚条约》是在平行互惠的国际法原则基础上缔结的。这项条约明确划定了中俄两国的东部边界。
条约缔结后，中国的东北边疆保持了160年的安宁，俄国则获得了贸易利益。
而传教士则有得有失：从中国方面说，他们得到了清朝政府的信任。1629年康熙皇帝降旨准许天主教士在中国自由传教，从而实现了耶稣会士多年追求的目的。
可是从俄国方面说，《尼布楚条约》签订后不久，彼得大帝认为耶稣会士在中俄会谈中偏袒中国，背叛了西方利益，因此关闭了耶稣会在莫斯科的居留地，并将耶稣会士驱逐出境。
从此耶稣会士开辟罗马－俄国－中国陆路的希望成为泡影。
1686年（康熙二十五年），南怀仁还为荷兰外交使团担任过一次翻译。