В то время, когда жил Коперник, господствовала геоцентрическая система мира. Земле отводилось место неподвижного центра Вселенной, вокруг которого вращаются Солнце, Луна и планеты.

Если считать Землю неподвижным объектом, то видимое движение планет кажется очень причудливым: они перемещаются между звездами, на первый взгляд, совершенно хаотично. Птолемей придумал этому объяснение: планеты движутся не непосредственно вокруг Земли, а вокруг некоей точки. А точка вращается вокруг Земли по круговой орбите. Изучая таблицы Птолемея, Коперник обнаружил: вся система неверна. Планеты должны двигаться по простым орбитам, но не вокруг Земли, а вокруг Солнца. А наша планета — это не центр мира, а один из многих объектов, вращающихся вокруг светила.

Коперник много лет вел наблюдения и сделал следующие выводы: Земля не только движется по орбите вокруг Солнца, но и вращается вокруг своей оси. Благодаря этому на планете происходит смена дня и ночи и видимое изменение положения звезд, Луны и Солнца. Вращением Земли вокруг Солнца объясняется его перемещение в течение года среди созвездий. Планеты находятся на разном расстоянии от Солнца и поэтому движутся вокруг него с разной скоростью. При наблюдении с Земли кажется, что они делают по небу петлеобразные движения. Все эти «зигзаги» объяснялись при помощи гелиоцентрической системы очень просто, и не нужны были запутанные птолемеевские вычисления.

Труд Коперника «Об обращении небесных сфер», изданный в 1543 году, сразу после его смерти, стал поворотным в истории астрономии. Идеи, изложенные в книге, казались современникам фантастическими, а церковь сочла книгу еретической и запретила ее.