“哥白尼”名字的原意表示“謙卑”，反映了他的性格。1473年2月19日生於波蘭維斯杜拉河畔的托倫。10歲時父死於瘟疫，由舅父瓦琴洛德主教撫養。上中學時就對天文學發生興趣，曾幫助老師做過日晷和隨同觀察星空。詩人卡裏馬赫對他說：“數學和觀測是天文學家的兩個法寶”，這話對他影響很深，這也反映了當時的學術傳統。哥白尼從18歲到33歲，就讀於波蘭克拉科夫大學、意大利波倫亞和帕多瓦大學學習醫學、教會法、繪畫和天文學等。克拉科夫大學受文藝復興運動影響最早，新興資產階級人文主義和經院哲學兩派學生之間的鬥爭十分激烈，在進步的天文學教授勃魯采夫斯基的影響下，哥白尼對天文、數學和觀測技巧發生極大興趣，學習越深入，發現托勒密體系存在的問題越多。在意大利時，他訪問過手工業24歲時，他和諾法拉***同觀測1497年3月9日月掩星（金牛座），這種現象是托勒密的理論所不能解釋的。為了改革陳腐的天文學體系，哥白尼壹方面努力吸取古希臘學者們各種著作中的精華。繼承前人的成果，另壹方面在和同代人的討論中探索新的真理。
哥白尼選擇的天文學課題，正好是當時科學要擺脫經院哲學統治的突破口。天文學這壹最古老的學科，不僅積累了豐富的觀測資料，而且提出了各種理論模型，這些模型直接涉及到人們的宇宙觀和哲學思想。大學教授們所講的托勒密地心體系，雖然建築在人們的感官證據之上，又合乎《聖經》的古訓，但哥白尼說：“人們總習慣於把自己看作是世界的中心，這是壹種偏見”。1512年，他定居在弗龍堡作為教堂僧正，以箭樓為宿舍，以平臺作為天文臺，進行了三十年的潛心研究。1514年教皇裏奧十世曾約請哥白尼及各國天文學家助修歷，哥白尼拒絕說：“必須先完成對月亮和太陽運動的研究才有可能修改歷法”。
為了使自己的新學說符合客觀實際，他壹方面制造了三弧儀（標出天體距離）、象限（測定太陽方位）等簡陋儀器，堅持觀測，甚至1519～1520戰爭期間也不例外。他在《天體運行論》中所用的27個實例中有25個是他自己的實測記錄，如他測得地月平均距為地球半徑的60.30倍（現代值為60.27倍）。同時，他用嚴密的數學運算來核實自己的理論。1509年、1511年的月食，1512和1518的火星位置，1520年的木星與土星位置等都與他的推算相符。1502～1514間他寫了壹個關於日心假說的拉丁文提綱。為了對付各種非難和困難，他謹慎地經過三次大修改（1512～1516，1525，1540），直到1543年臨終前他才看到《天體運行論》的清樣。他說：“羅馬詩人霍斯第認為作品擱置九年才可問世”，而他的作品卻擱置了差不多四個九年！這壹巨著所提出的日心說，正如恩格斯所說，是“向神學發出的挑戰書”，是“自然科學的獨立宣言”。哥白尼開創了人類在宇宙觀上的根本變革，揭開了近代自然科學革命的序幕。