在中世纪的欧洲，托勒密的地心说一直占有统治性的地位。因为地心说符合神权统治理论的需要，它与基督教会所渲染的“上帝创造了人，并把人置于宇宙中心”的说法不谋而合。在当时，如果有谁怀疑地心说，那就是亵渎神灵，大逆不道，要受到严厉制裁。这种状况一直持续到哥白尼的时代。
太阳系哥白尼对天文学一直有着浓厚的兴趣，他广泛涉猎古代天文学书籍，很早就开始用仪器从事天文观测。在意大利帕多瓦大学留学时，该校的天文学教授诺法拉对地心说表示怀疑，认为宇宙结构可以通过更简单的图式表现出来。在他的思想熏陶下，哥白尼萌发了关于地球自转和地球及行星围绕太阳公转的见解。
回到波兰后，哥白尼继续进行长期天象观测和研究，更进一步认定太阳是宇宙的中心。因为行星的顺行逆行，是地球和其他行星绕太阳公转的周期不同造成的假象，表面上看起来好像太阳在绕地球转，实际上则是地球和其他行星一起，在绕大阳旋转。
长期的观察和大量数据的积累，终于让哥白尼创立了以太阳为中心的日心说。为避免教会的迫害，起初，他只是将自己的主要观点写成一篇《浅说》，抄赠给一些朋友。但是在探索真理的强烈冲动下，哥白尼还是决心将自己的心血公之于众。
1543年，这部6卷本的科学巨著《天体运行论》几经周折，终于艰难地面世了。此刻，哥白尼的生命也走到了尽头。他在临终前一个小时才看到这本还散发着油墨清香的著作，他颤抖的手摩挲着书页，溘然长逝。
《天体运行论》完整地提出了日心说理论。这个理论体系认为，太阳是行星系统的中心，一切行星都绕太阳旋转。地球也是一颗行星，它一面像陀螺一样自转，一面又和其他行星一样围绕太阳转动。
日心说把地球从宇宙中心驱逐出去，显然违背了基督教义，为教会势力所不容。
为了捍卫这一学说，不少志士仁人与黑暗的神权统治势力进行了前仆后继的斗争，付出了血的代价。开普勒、牛顿等自然科学家，都为这场斗争作出过重要贡献。