1473年2月19日，哥白尼生于波兰维斯瓦河畔的托伦，18岁时考入克拉科夫大学。1495～1496年，他在德国几所大学游学。1497～1503年，他赴意大利留学，先进入博洛尼亚大学，同时努力学习希腊文，攻读天文学。1497年3月9日，哥白尼在博洛尼亚观测月亮掩金牛座α星（毕宿五），这是他一生中的第一次观测记录。他在1500年1月9日和3月4日还观测了土星合月，并在罗马讲学期间观测过1500年11月6日的月食。1512年，哥白尼定居在弗龙堡，弗龙堡城墙中的平台成为哥白尼的天文观测台，他自制了三分仪、三角仪、等高仪等器具。这座遗址被称为“哥白尼塔”，一直保留到今天。
哥白尼的毕生成果是其巨著《天体运行论》，全书分为6卷。在第1卷里，哥白尼讲述了地球的运动和宇宙的构造，驳斥了托勒密的地球是宇宙中心的理论。在后5卷里，他用精密的观察记录和严格的数学论证，阐明第1卷的主张。
哥白尼说：太阳屹立在宇宙的中心，行星围绕着太阳运行。离太阳最近的是水星，其次是金星，再次是地球。月亮绕着地球运行，是地球的卫星。比地球离太阳远的行星，依次是火星、木星和土星。行星离太阳越远，运行的轨道就越大，周期就越长。在行星的轨道外面，是布满恒星的恒星天。哥白尼错误地把太阳说成是宇宙的中心，他的宇宙模式是建立在肉眼观测基础上的太阳系构造图。
哥白尼的著作长期不能得到出版，后来由他的朋友们偷偷在德国纽伦堡排印。1543年5月24日，已经双目失明的哥白尼抚摸着刚刚出版的《天体运行论》说：“我终于推动了地球。”7月26日，哥白尼逝世。