遠古時代，人類祖先站在洪荒漠野上，抬頭凝望著天上的日月星辰，產生了無窮的遐想。有人說，天是由站在地上的擎天神扛在肩上的。「蓋天說」由此形成了。他們認為地是平的，天是圓的，中間隆起，四周下垂，就像蓋在地上的一個半球形的大帳篷。
後來，人們在觀察中發現，「蓋天說」無法解釋日月星辰的東升西落。到了公元前4世紀，亞里士多德創立了「地心說」。亞里士多德認為，宇宙是一個有限的球體，分為天地兩層，地球位於宇宙中心，所以日月圍繞地球運行，物體總是落向地面。而地球之外有9個天層，各個天層自己都不會運動，是上帝推動了恆星天層，才帶動了所有的天層。人類居住的地球，巍然不動地居於宇宙中心。
作為古希臘的最後一位天文學家，托勒密全面承襲了亞里士多德的「地心說」，托勒密的「地心說」恰好迎合了基督教義。《聖經》上講：宇宙和地球都是上帝耶和華創造的，地球不動位居宇宙中心，聖地耶路撒冷位居大地中央，人類是神的驕子，宇宙間的萬物都是神為了滿足人的需要創造出來的。於是，托勒密的「地心說」成了聖經，天文學成了宗教的奴婢，這種狀況一直延續到哥白尼時代。
哥白尼，1473年出生在波蘭托倫小城的一個商人家庭。18歲的時候，舅父把他送進了克拉科夫大學，在那裡，思想敏銳的哥白尼對天文學和數學發生了極大的興趣。他鑽研了數學，並廣泛涉獵古代天文學書籍，潛心研究過「地心說」，做了許多筆記和計算，並開始用儀器觀測天象。
後來，哥白尼來到義大利，在學術氣氛十分活躍的帕多瓦大學學習。該校的天文學教授諾法拉對「地心說」表示懷疑，認為宇宙結構可以通過更簡單的圖式表現出來。
在老師的思想熏陶下，哥白尼也想到，會不會是地球及行星圍繞著太陽旋轉呢？回到波蘭後，哥白尼繼續進行長期的天象觀測和研究，更進一步認定太陽是宇宙的中心。
他覺得，行星的順行逆行，是地球和其他行星繞太陽公轉的周期不同造成的假象，表面上看起來好像太陽在繞地球轉，實際上則是地球和其他行星一起，在繞太陽旋轉。這一點就像我們坐在船上，明明是船在走，但卻感覺到是岸在往後移一樣。
哥白尼夜以繼日地觀測著，計算著，終於衝破重重阻力，創立了以太陽為中心的「日心說」。哥白尼曾把他的「日心說」主要觀點寫成一篇《淺說》，抄贈給一些朋友。他的觀點立即引起了歐洲各國的重視，可他不敢把它們全部寫出來發表，害怕由此招致教會的迫害。
但是，哥白尼曾經說過：「人的天職在於探索真理。」在探索真理的強烈衝動下，他還是在躊躇中開始了《天體運行論》一書的寫作。這部6卷本的科學巨著幾經周折，終於艱難地面世了。此刻，哥白尼的生命也走到了盡頭。他在臨終前一個小時才看到這本還散發著油墨清香的著作，他用顫抖的手摩挲著書頁，溘然長逝。
《天體運行論》明確地提出所有的行星都是以太陽為中心並繞著太陽進行圓周運動的。書中寫道：「地球是動的。」「地球除了旋轉外，還有某些運動，還在遊盪，它其實是一顆行星。」「在所有這些行星中間，太陽傲然坐鎮……太陽就這樣高踞於王位之上，統治著圍繞膝下的子女一樣的眾行星。」
《天體運行論》雖然也存在缺點，但它在人類歷史上第一次描繪出了太陽繫結構的真實圖景，揭示了地球圍繞太陽轉的本質，把顛倒了1000多年的日地關係重新顛倒過來，從而引起了中世紀宇宙觀的徹底革命，沉重打擊了封建教會的神權統治。基督教中的頑固分子恨恨地說：「這個蠢貨想顛覆整個天文學！」