哥白尼出生在波蘭維斯瓦河畔托倫的壹個富裕家庭，父親是國會議員。父親去世時，10歲的哥白尼由他的叔叔揚卡斯撫養和教育。盧卡斯是壹名牧師，但他在波蘭進步知識分子中有許多朋友，並與他們關系密切。因此，1491年，哥白尼在叔叔的安排下，進入了當時在歐洲以天文學和數學聞名的波蘭克拉科夫大學。雖然他只學了三年，沒拿到學位就輟學了，但從他長期保存的兩本筆記本中不難看出，他學習了天文、數學和地理，學會了使用天文儀器進行觀測，這為他終生從事天文學研究奠定了基礎。
因為波蘭經常被騎士團入侵，為了保衛祖國的和平，身為大主教的舅舅從實際考慮，壹心要把自己的侄子培養成精通“教會法”的牧師，於是哥白尼來到當時的文藝復興中心意大利，從65438年到0496年再次學習。在意大利博洛尼亞大學學習教會法，在帕多瓦大學學習醫學，最終在5月31503獲得費拉拉大學教會法博士學位。
在將近10年的研究期間，哥白尼從未放松過自己喜愛的天文學，盡管他學業繁忙，又因經濟困難不得不自食其力。他利用學校學習的便利，閱讀了大量可查閱的文獻，包括托勒密的13卷《天道大學》，找出托勒密“地心說”的起因和要點；研究了關於地球和行星運動的各種論點，發現了托勒密錯誤的地心說觀點與科學方法的矛盾。同時，他還利用壹切可能的機會進行天文觀測。哥白尼最早的天文記錄是在1497年3月9日，當時他正在博洛尼亞大學學習教會法。這壹天，哥白尼和意大利著名天文學家諾瓦拉站在博洛尼亞的聖約瑟夫教堂的塔上，觀察在繁星點點的夜空中，金牛座這顆明亮的星星是如何被逐漸靠近的月亮淹沒的。他們對月球和月球的運動進行了精確的計算，用確鑿的數據證實了托勒密理論與天象的矛盾。
1503年，哥白尼在意大利留學後回到波蘭，定居在瓦爾米亞，擔任牧師。在教區，哥白尼做了大量繁重瑣碎的日常工作，管理磨坊、釀酒廠和面包店，作為信使與入侵的普魯士軍隊談判，擔任醫生，熱心為窮人服務。雖然很多事情消耗了哥白尼的時間和精力，但他始終熱愛天文研究。他非常重視天文觀測，從不放棄使用自制簡易儀器的每壹個機會，積累了行星運動、日食、月食等天象的觀測資料，用於撰寫《天體運動新論》。作為天文學的聖地，“哥白尼塔”是哥白尼在瓦爾米亞建造的天文臺。所謂的天文臺，其實是弗隆堡城堡裏的壹座箭塔，外面的露臺就是他的天文臺；他在裏面安裝了極其簡單的觀測儀器，如星盤、象限儀、視差儀等，這些儀器都是用樹枝、木板和自校準的木條、裝有墨水的玻璃管做成的，分別用來觀測星星、太陽和月亮。哥白尼僅在弗倫堡就留下了50多項觀測記錄。哥白尼在科學上實事求是、精益求精的態度也成為後人學習的榜樣。比如他觀察計算得到的恒星年的時間是365天6小時9分40秒，只比現代儀器得到的值多30秒左右，誤差百萬分之壹。在400多年前望遠鏡發明之前的年代就能計算得如此精確，也說明哥白尼治學非常嚴謹。哥白尼經過30年的不懈努力，幾易其稿，終於澆下了苦心經營的累累碩果，完成了劃時代的科學巨著《天體運行論》。
《天體運行論》壹書共分六卷。第壹卷是這本書的精華。在這壹卷中，哥白尼精辟地闡述了日心說的主要內容，並列舉了許多觀測數據來證明“宇宙是球形的”、“地球是球形的”、“壹切物體都傾向於把自己凝聚成球體”、“太陽是行星相對靜止的中心”。在剩下的幾卷中，他用數學知識論證了壹般運動的基本規律，以及地球自轉和公轉引起的晝夜交替、季節循環等壹系列自然現象。
“天體運行論”的誕生在自然科學發展史上具有劃時代的意義。它標誌著壹個新時代的開始，使人類的宇宙觀發生了巨大的變化，並得到恩格斯的高度贊揚，使“科學的發展從此大踏步前進”。
但和任何新生事物的發展過程壹樣，早在1506-1512年寫成的哥白尼的第壹稿也經歷了艱難曲折，直到1543年他去世時隔30年才得以出版，原因是教會對科學和進步思想的迫害。
在15和16世紀的歐洲，航海事業發展迅速。航海家哥倫布和麥哲倫的航行積累了極其豐富的天文地理觀測資料，使托勒密的地心說漏洞百出。地心說最初是古希臘天文學家托勒密在2世紀總結前人的觀測結果而推導出的命題。1400多年來，隨著科學的發展和社會的進步，人們應該及時對地心說進行修改、補充或修正。但在神權政治下的歐洲，梵蒂岡淩駕於許多國家之上，聖經成為教會用來統治人民的意識形態武器。托勒密的地心說認為，地球是宇宙的中心，包括太陽在內的所有天體都圍繞地球旋轉，這與神學家在《聖經》中關於宇宙結構的說法不謀而合。因此，中世紀教會將地心說神化，並以此作為證明上帝存在的依據。也有壹些地心說信徒，作為學者，盲目認同教會在那裏的說法。他們不是去分析思考，去尋找問題的癥結，而是在竭力修補托勒密的地心說，好讓自己自圓其說。
他在仔細研究了哥白尼收集和積累的觀測數據後，明確提出“現象指導天文學家”，“天文學是為天文學家寫的”，他的日心說向人們描述了壹個真實的宇宙。“地球是壹個巨大的球體，但與宇宙相比微不足道”“宇宙是壹個無窮無盡的龐然大物”。
由於哥白尼的日心說與神學家所倡導的天空相悖，立即在教廷引起了極大的震動和恐慌。他們把哥白尼的學說視為異端，不僅燒毀了許多珍貴的科學書籍，還想盡壹切辦法銷毀《天體運行論》手稿。當他們未能達到毀書的目的時，就用許多卑劣的手段歪曲篡改這部巨著，企圖阻撓科學真理的傳播。
同時，哥白尼本人也受到教會的殘酷迫害。教會以拯救哥白尼的靈魂為借口，強迫對哥白尼的寫作有很大幫助的管家安娜離開他，隨後她被驅逐出境，企圖迫使哥白尼停止寫作。他們還派間諜監視哥白尼的言行。以搜查“邪教徒”和“取締邪教”為名，突襲哥白尼家。
但教會的阻撓和迫害只是堅定了哥白尼盡快完成《天體運行論》手稿的決心，也使哥白尼的鬥爭得到了壹部分人的支持和幫助。其中壹位青年學者名叫萊蒂克，是德國威登堡大學的數學教授，他專程來拜哥白尼為師。萊蒂克和哥白尼的朋友蒂德曼壹起，為哥白尼著作的出版四處奔走。1543年5月24日，哥白尼終於在彌留之際將新出版的《天體運行論》壹書送到了他的手中，給這位70歲老人的滄桑歲月壹點安慰。哥白尼親手觸摸後，帶著夙願離開了人世。
正是由於萊蒂克和他的學生們的不懈努力，哥白尼的手稿和書籍才被忠實地保存下來，直到哥白尼去世後1953，410年，《天體運行論》第壹卷才完整地首次呈現在世人面前。
哥白尼在天文學上的偉大成就是建立了太陽中心學說，從根本上改變了人們的宇宙觀，宣告了自然科學的獨立。從此，自然科學的發展進入了壹個嶄新的歷史時期。同樣，哥白尼破除迷信、尊重科學、實事求是的態度和方法也成為我們後人學習的榜樣。