1473年2月19日，哥白尼生於波蘭維斯瓦河畔的托倫，18歲時考入克拉科夫大學。1495～1496年，他在德國幾所大學遊學。 1497～1503年，他赴義大利留學，先進入博洛尼亞大學，同時努力學習希臘文，攻讀天文學。1497年3月9日，哥白尼在博洛尼亞觀測月亮掩金牛座α 星(畢宿五)，這是他一生中的第一次觀測記錄。他在1500年1月9日和3月4日還觀測了土星合月，並在羅馬講學期間觀測過1500年11月6日的月食。 1512年，哥白尼定居在弗龍堡，弗龍堡城牆中的平台成為哥白尼的天文觀測台，他自製了三分儀、三角儀、等高儀等器具。這座遺址被稱為“哥白尼塔”，一直保留到今天。
哥白尼的畢生成果是其巨著《天體運行論》，全書分為6卷。在第1卷里，哥白尼講述了地球的運動和宇宙的構造，駁斥了托勒密的地球是宇宙中心的理論。在後5卷里，他用精密的觀察記錄和嚴格的數學論證，闡明第1卷的主張。
哥白尼說：太陽屹立在宇宙的中心，行星圍繞著太陽運行。離太陽最近的是水星，其次是金星，再次是地球。月亮繞著地球運行，是地球的衛星。比地球離太陽遠的行星，依次是火星、木星和土星。行星離太陽越遠，運行的軌道就越大，周期就越長。在行星的軌道外面，是布滿恆星的恆星天。哥白尼錯誤地把太陽說成是宇宙的中心，他的宇宙模式是建立在肉眼觀測基礎上的太陽系構造圖。
哥白尼的著作長期不能得到出版，後來由他的朋友們偷偷在德國紐倫堡排印。1543年5月24日，已經雙目失明的哥白尼撫摸著剛剛出版的《天體運行論》說：“我終於推動了地球。”7月26日，哥白尼逝世。