哥白尼出生于波兰托伦。他从小就对天文学有浓厚的兴趣，他广泛地阅读各种各样的古代天文学书籍，曾经潜心研究地心说，并且进行天文观测。
在观测、研究天文的过程中，他结识了当时着名的天文学教授诺法拉。
他跟随诺法拉学习天文学知识。诺法拉具有丰富的天文学知识和天体观测经验，他在长期的研究和观察中发现托勒密的理论是错误的，于是，诺法拉对地心学说体系大胆地提出了怀疑。诺法拉的思想倾向给哥白尼留下了深刻的影响。
学有所成之后，哥白尼开始独立地对天文学作比较系统的研究和思考。他亲自观测天体、天象。在长期的观测过程中，他发现星辰移动的速度不同于日月，太阳才应该是宇宙的中心，而不是地球。
虽然曾经也有科学家对托勒密的“地心学说”提出过怀疑，但在他们中间，没有一个人能够拿出令人信服的证据来驳倒“地心学说”，包括他的老师诺法拉。
哥白尼决心要纠正错误，推倒“地心学说”，为此，他特地在工作之余，挤出时间来研究天文学，搜索各种资料，以证明太阳是宇宙的中心，而不是地球。
当时，由于还没有发明望远镜，哥白尼只能依靠自己的肉眼来观察天体的运动。他居住在自己授课的教室楼的塔楼上，把书房屋顶开了几条缝隙，把观察到的星体在空中的位置记录下来，并用图表说明它的移动速度。哥白尼对他所观察的每一事物，都有精确的记录，并运用数学的公式来解释和推导自己观察的结果。他一点一滴地收集事实根据，花费了近四十年的时间，才完成了这项研究工作。
他用大量的事实和证据，有力地证明了“地心说”是错误的。哥白尼认为，太阳是宇宙的中心，地球是围绕太阳旋转的一颗行星。除地球外，还有其他的行星，也围绕太阳旋转。他根据自己的研究结果，写了一本系统阐述宇宙体系的新的科学巨着——《天体运行论》。为了避免受到教会的迫害，一直到１５４３年，这部六卷本的《天体运行论》几经周折，才终于艰难地问世了。
此时，哥白尼年事已高，生命也走到了尽头，他直到临终前一个小时，才看到这本还散发着油墨清香的着作。
哥白尼的《天体运行论》的问世，从根本上动摇了基督教神学自然观的理论基石，把科学从基督教神学的羁绊和束缚中解放出来，引起了中世纪宇宙观的彻底革命，沉重地打击了封建教会的神权统治。