哥白尼正確地論述了地球繞其軸心運轉、月亮繞地球運轉、地球和其它所有行星都繞太陽運轉的事實。但是他也和前人一樣嚴重低估了太陽係的規模。他認為星體運行的軌道是一係列的同心圓，這當然是錯誤的。
哥白尼的學說裏的數學運算很複雜也很不準確。但是他的書立即引起了極大的關注，驅使一些其它天文學家對行星運動作更為準確的觀察，其中最著名的是丹麥偉大的天文學家泰壽·勃萊荷，開普勒就是根據泰壽積累的觀察資料，最終推導出了星體運行的正確規律。
這是一個前所未聞的開創新紀元的學說，對於千百年來學界奉為定論的托勒密地球中心說無疑是當頭一棒。雖然阿裏斯塔克斯比哥白尼提出日心學說早1700多年，但是事實上哥白尼得到了這一盛譽。阿裏斯塔克斯隻是憑借靈感做了一個猜想，並沒有加以詳細的討論，因而他的學說在科學上毫無用處。
哥白尼逐個解決了猜想中的數學問題後，就把它變成了有用的科學學說——一種可以用來做預測的學說，通過對天體觀察結果的檢驗並與地球是宇宙中心的舊學說的比較，你就會發現它的重大意義。
顯然哥白尼的學說是人類對宇宙認識的革命，它使人們的整個世界觀都發生了重大變化。但是在估價哥白尼的影響時，我們還應該注意到，天文學的應用範圍不如物理學、化學和生物學那樣廣泛。
從理論上來講，人們即使對哥白尼學說的知識和應用一竅不通，也會造出電視機、汽車和現代化學之類的東西。但是不應用法拉第、麥克斯韋、拉瓦錫和牛頓的學說則是不可想象的。僅僅考慮哥白尼學說對技術的影響就會完全忽略它的真正意義。
哥白尼的書對伽利略和開普勒的工作是一個不可缺少的序幕。他倆又成了牛頓的主要前輩。是這兩者的發現才使牛頓有能力確定運動定律和萬有引力定律。哥白尼的日心宇宙體係既然是時代的產物，它就不能不受到時代的限製。反對神學的不徹底性，同時表現在哥白尼的某些觀點上，他的體係是存在缺陷的。
哥白尼所指的宇宙是局限在一個小的範圍內的，具體來說，他的宇宙結構就是今天我們所熟知的太陽係，即以太陽為中心的天體係統。宇宙既然有它的中心，就必須有它的邊界，哥白尼雖然否定了托勒密的“九重天”，但他卻保留了一層恒星天，盡管他回避了宇宙是否有限這個問題，但實際上他是相信恒星天球是宇宙的“外殼”，他仍然相信天體隻能按照所謂完美的圓形軌道運動，所以哥白尼的宇宙體係，仍然包含著不動的中心天體。
但是作為近代自然科學的奠基人，哥白尼的曆史功績是偉大的。確認地球不是宇宙的中心，而是行星之一，從而掀起了一場天文學上根本性的革命，是人類探求客觀真理道路上的裏程碑。哥白尼的偉大成就，不僅鋪平了通向近代天文學的道路，而且開創了整個自然界科學向前邁進的新時代。從哥白尼時代起，脫離教會束縛的自然科學和哲學開始獲得飛躍的發展。
哥白尼在一個秋雨綿綿的日子離開意大利。當時天空出現了彗星斷天的異象，廣大地區瘟疫流行。正在這時，羅馬教皇亞曆山大又誤喝了謀害別人的毒酒而喪命。意大利教會就趁機提出種種“警告”，招搖撞騙，愚弄人民。當哥白尼回到波蘭時，天空出現另一個罕見的星象，教會也在大肆活動，鬧得首都克拉科夫烏煙瘴氣。
原來，教會宣告天空將連續出現四次土星和木星“會合”的異象，說這是上天對世人的一個嚴重警告。世上將出現一個冒牌的先知，洪水和瘟疫將接連而來，並將引起社會騷亂和國家崩潰。
這種種謠言鬧得人心不安，有錢的人拚命尋歡作樂，希望擺脫對於未來的恐懼；窮苦的老百姓為了向教會購買“贖罪符”，更是弄得傾家蕩產，難以活命。天空一向是教會敲詐勒索的搖錢樹，他們把“天堂中的位置”裝在自己的錢包裏，大量兜售“贖罪符”，搜括民財。
當時波蘭赫赫有名的宗教裁判官鐵哲爾就說過，向他孝敬錢財的人可以消災免禍，連死去的人也可以贖洗罪孽。他的口頭禪是：“銀錢投入聖櫃，靈魂升入天堂！”
這時，哥白尼和他的朋友們也在克拉科夫研究兩星“會合”的問題。哥白尼發現教會的說法包含數據的錯誤，顯然是妖言惑眾。於是，他和朋友們決定各自在不同的地區進行觀測，以便一起來揭發教會的邪招。
當第四次“會合”發生的時候，哥白尼正在赫爾斯堡他舅父務卡施的主教官邸，主持與十字騎士團的鬥爭，雖然政務繁忙，哥白尼仍然堅持觀測星象。
觀測的結果證實了哥白尼的預見。“會合”的日期，和教會所說的不符，而和哥白尼的推算卻是相符的——它提前了一個多月。哥白尼的朋友們也觀測到同一個星象。
在赫爾斯堡，由於朋友們不斷催促，哥白尼把他的“太陽中心學說”寫出了一個提綱，取了一個樸素的名字，叫《試論天體運行的假設》，抄送給他的幾個心腹朋友。它宣布：“所有的天體都圍繞著太陽運轉，太陽附近就是宇宙中心的所在。地球也和別的行星一樣繞著圓周運轉。它一晝夜繞地軸自轉一周，一年繞太陽公轉一周……。”
哥白尼所宣布的是一個巨大的學說體係的輪廓，它在參加聚會的朋友中間引起了許多爭論。哥白尼對許多疑問都作了解答。在結束辯論的時候，他引用了古羅馬大詩人西塞羅的話：“沒有什麼東西趕得上宇宙的完整，趕得上德行的純潔。”他用這句話表明了一具信念，那就是：宇宙是完整的、對稱的、和諧的，是具有可以理解的規律和秩序的。
《試論天體運行的假設》是哥白尼學說的第一塊基石，但要在這塊基石上建立起宏偉的理論大廈，還需要做許多準備工作。
1512年，務卡施病死，哥白尼離開了赫爾斯堡，遷居到教區大教堂所在寺的弗隆堡。弗隆堡瀕臨波羅的海，是個小小的漁港。哥白尼在弗隆堡定居以後，就買下城堡的一座箭樓。這座箭樓本來是作戰用的，三角形的樓頂向前傾側，幾乎伸到圍牆的外邊。樓頂的最上層有三個窗口，那裏是哥白尼的工作室。下麵兩層是臥房，各有一個射擊用的槍眼。從最上層的窗口可以向四麵八方觀測天象。遇到樓頂妨礙觀測的時候，外邊的露台就成了他的觀測台。他在這裏一直住到去世。
這時，哥白尼已將他未來的著作取名為《運行》。在他看來，運動才是生命的真諦——運動存在於萬物之中，上達天空，下至深海。沒有什麼東西是靜止的，一切東西都在生長、變化、消失，千秋萬代繼續不停。《運行》這一著作，就是要揭示大自然這一最本質的秘密。哥白尼的這一觀點，肯定了客觀世界的存在和它的規律性，閃耀著樸素的唯物主義哲學的光輝。
哥白尼對地球的形狀，曾多次作過間接的觀測。早在1500年11月6日，他就在羅馬近郊的一個高崗上觀測月食，研究地球投射在月球表麵的弧狀陰影，從而證實了亞裏士多德關於地球呈球狀的論斷。在定居弗隆堡時，他曾多次站在波羅的海岸邊觀察帆船。有一次，哥白尼請求一艘帆船在桅頂綁上一個閃光的物體，他站在岸邊看著這艘帆船慢慢駛運。他描寫這次觀察的情況說：“隨著帆船的遠去，那個閃光的物體逐漸降落，最後完全隱沒，好像太陽下山一樣。”這次觀察使他得出一個結論：“就連海麵也是圓形的。”
在陰濕多霧的波羅的海的岸邊，逢到嚴寒的冬夜，天空沒有雲影，星星在藍天閃爍著耀眼的寒光，哥白尼總是利用這種難得的機會，穿上皮襖，束緊風帽，把儀器搬到箭樓的露台上，進行通宵達旦的觀測。他所用的儀器都是自己動手做的，一共有三種。測量行星距離的“三弧儀”，是用樅樹杆削成的，用墨水劃上刻度，照準器也是雕出來的。測量月球和行星位置的“捕星器”，是用六根樹條繞成圓圈做成的。測定太陽中天時高度的“象限儀”，是一塊很大的正方形木板，右上角裝著帶刻度的木環，擱架上有個“水準儀”，其實隻是一個盛了水的玻璃管。觀測日食本來要在水裏觀測倒影，為了減少提水上箭樓的麻煩，他打破常規，改用一塊帶孔眼的護窗板把日影映到牆上。哥白尼就是利用這些簡陋的設備，在弗隆堡前後進行了有紀錄可查的50多次觀測，其中包括日食、月食、火星、金星、木星和土星的方位等等。這些觀測在望遠鏡發明以前能做得那麼精確，是很不容易的，難怪後來許多傑出的天文學家都非常欽佩。