Hij ontwikkelde het heliocentrische model van het zonnestelsel, dat de zon in het midden en de aarde plaatste in een baan om de baan eromheen. Dit model was in tegenspraak met het heersende geocentrische model, dat eeuwenlang was gehouden en de aarde in het midden van het universum plaatste.

Copernicus publiceerde zijn baanbrekende werk, "de revolutionibus orbium coelestium" ("over de revoluties van de hemelse bollen"), in 1543, vlak voor zijn dood. Zijn werk kreeg aanvankelijk scepsis en weerstand, maar uiteindelijk bracht het een revolutie teweeg in ons begrip van het universum.