Детское увлечение звездами, подкрепленное позднее солидными знаниями в области астрономии, осталось у Виткевича на всю жизнь, доказательством чему служат многочисленные упоминания в его письмах, пьесах и теоретических работах. Однако самым эффектным проявлением этой страсти стало создание в 1917–1918 годы, в период пребывания в Петрограде, оригинальных пастельных астрономических композиций, некоторые из которых сохранились до наших дней. Это: «Лисица», «Близнецы (Кастор и Поллукс)» и «Хамелеон» (хранится в Краковском национальном музее), «Антарес в созвездии Скорпиона» и «Новая в созвездии Возничего» (в Варшавском музее литературы), «Геркулес со Львом» (в Щецинской библиотеке). В частных коллекциях находятся: «Козерог» (США), «Комета Энке», «Альгораб в созвездии Ворона», «Кит и Андромеда», «Альдебаран и Гиады» (Варшава). Кроме того, из каталогов выставок, состоявшихся в январе 1919 года в краковском Обществе друзей изящных искусств и три месяца спустя в Польском художественном клубе в Варшаве, мы знаем о существовании «Водолея» (известного по фотографии), «Плеяд» и «Проциона». В письме Владиславу Натансону от октября 1918 года, где речь шла об организации выставок привезенных из России работ, Виткевич называет еще пять композиций: «D'Crucis» (Южный крест), «Стрелец», «Денеб в созвездии Лебедя», «Aorange (Новая Зеландия» и «Предназначение». В свою очередь, Ядвига Виткевич пишет, что ее муж рисовал в России все знаки Зодиака, а это означает, что судьба еще как минимум восьми работ из астрономического цикла неизвестна.
Некоторые нарисованные Виткевичем явления заинтересовали сотрудников Пулковской обсерватории. Как представляется, пребывание Виткевича в период с 1914 по 1918 год вблизи этой обсерватории оказало большое влияние на создание художником этих композиций. Правда, никаких документов, подтверждающих его связи с тогдашней астрономической «столицей мира» не сохранилось, но можно предположить, что столь живое и продолжительное увлечение Виткевича астрономией не позволило ему пренебречь возможностью расширения своих знаний на любимую тему. Более того, известно, что Пулковская обсерватория проводила обучение офицеров российской армии в области топографии. Мы не знаем, проходил ли Виткевич на офицерских курсов такое обучение, однако весьма вероятно, что, находясь в Петрограде, он общался с людьми, связанными с этой обсерваторией. Внимания заслуживает также тот факт, что в интересующий нас период польский астроном Леопольд Маткевич занимался изучением траектории кометы Энке под руководством директора обсерватории О. А. Баклунда. Правда, Виткевич знал эту комету и раньше, по «Нетоте» Тадеуша Мицинского, тем не менее создание композиции с этим названием именно в 1918 году и схожесть ее тематики с направлением работы близлежащей обсерватории вряд ли можно считать случайным совпадением.
В Пулково также наблюдали и снимали вспышку Новой звезды в созвездии Возничего. Время, когда Виткевич создавал свои композиции, было периодом необыкновенного расцвета астрономической фотографии, которая открыла перед учеными новые возможности. Благодаря фототелескопам было обнаружено много звезд, появилась возможность отслеживать движение и сравнивать яркость отдельных объектов на небе. Свои «звездные» работы художник продолжал создавать и позже, уже по возвращении в Польшу в середине 1918 года. Однако по своему характеру они отличаются от петроградских.
В конце своего пребывания в Петрограде Виткевич создавал и другие композиции, например «Зеленый глаз» 1918 года. Ирена Якимович связала эту работу со стихами Велимира Хлебникова «Кусок» и «Труба Гуль-муллы».
В свою очередь, на композиции «Гурия», созданной 14 марта 1918 года, есть запись: художник находился под воздействием эфира. Это одна из двух работ (вторая — мужской портрет 1918 года, из собраний Варшавского национального музея), свидетельствующих о том, что в России Виткевич познакомился с наркотиками.