《浅说》的文字不多，但是它在人类文明史上却占有极其重要的科学地位，是人类认识自己所在世界的一个划时代的发现。哥白尼在《浅说》中宣布：
“太阳是宇宙中心，所有的行星（包括地球在内）都围绕太阳运行。地球连同环绕它的周围的物质（空气和水）一起每天围绕地轴自转一周，每年围绕太阳公转一周。人们看到宇宙中的所有运动，都是由地球自身的运动造成的。使人们感到太阳在运动的一切现象，都不是由太阳的运动产生的，而是由地球及其大气层的运动造成的。”
从上述内容可以看出，哥白尼的《浅说》是针对托勒密的地心理论提出来的。托勒密认为地球是不动的，它是整个宇宙的中心，一切天体包括太阳都围绕它均匀旋转。哥白尼则针锋相对，认为地球是运动的，而且同时在做几种运动，它和其他行星在做绕日运动，太阳附近才是宇宙的中心。《浅说》中论述的地球自转和公转运动，在当时是惊天动地的观点。
当哥白尼向蒂德曼·吉斯滔滔不绝地大谈特谈《浅说》的基本思想时，吉斯听得连连点头。原来一些模糊不清的问题，经哥白尼一点也释然了。“真有你的，简单的仪器观察出如此重大的发现，真是伟大！”
吉斯的赞赏是发自内心的，这对于孤军奋战的哥白尼来说是莫大的安慰。
由于《浅说》掷地有声地抨击了托勒密理论，而且不符合宗教神学的基本精神，所以哥白尼采取了审慎的做法，决定只把它寄给自己的朋友和熟悉的天文学家，寄送范围几乎覆盖了整个欧洲，引起了天文学界的重视。但在哥白尼逝世之前，《浅说》一直没有公开出版。
《浅说》为哥白尼提出的“太阳中心说”理论铺筑了第一块基石。哥白尼认为要想在这块基石上建立起宏伟的大厦，还需要做许许多多的工作。他决定用毕生的精力去充实和丰富它。为此，他从1510年到1529年，尽自己最大努力，克服种种困难，进行了大量的长期的天文学观测，积累了关于行星运行、日食月食等天象的大批资料，为《天体运行论》的写作提供了充分有力的证据。
从1515年开始，哥白尼开始写他酝酿了十几年的主要著作《天体运行论》，这部著作将包括哥白尼的全部天文学学说。哥白尼认为，生命的真谛是运动，而运动存在于万事万物之中。静寂的东西是不存在的，任何东西都要变化、生长、消亡，千秋万代，循环不止。一切生物的诞生和死亡、繁荣和衰败，全部按照自然和规律彼此交替，都遵循着固定不变的法则运动着，天体也一样。《天体运行论》这部书，就是要揭示大自然和宇宙这个最根本的奥秘。这是一项非常艰苦而又巨大的工作，他必须付出极大的精力才能完成这部著作。
哥白尼青年时代的一个朋友伯纳德·瓦波夫斯基，住在克拉科夫教区，给国王当秘书。他以前在大学学法律，但业余爱好天文学，因为天文知识是他绘制波兰地图所需要的。1524年春，他把扬·维尔纳在1522年发表的一本名为《论第八天体的运动》的著作寄给哥白尼，请哥白尼对这本书发表意见。这本书在当时的天文学界已经得到肯定的评价。扬·维尔纳曾经是弗龙堡的神甫，后来搬到纽伦堡，在纽伦堡成了比较知名的天文学家之一。哥白尼对维尔纳著作所作的评价同普遍的评价截然不同，这在欧洲引起了极大兴趣，也由此使哥白尼的名字广为传扬。哥白尼很快发现，维尔纳犯了许多错误，他的论断只能在天文学家中引起混乱。1524年6月3日，哥白尼把自己的的看法写成信寄给了瓦波夫斯基。这实际是有关维尔纳著作的一封激烈的辩论信，信上详细列举了纽伦堡这位不幸的天文学家的所有失误。但在信中哥白尼却没有透露自己有关地球运动的观点，整个批评是根据正统科学提出的。写给瓦波夫斯基的这封信是哥白尼辩论文的一个杰出范例，也显示出他具有出色的文学天赋。他说：“不久前，你——我最好的伯纳德把扬·维尔纳在纽伦堡出版的《论第八天体的运动》一书寄给我，说许多人赞扬这本书，你请我谈谈自己对这本书的看法。如果我能赞赏地和真诚地推祟它，那我大概会很乐意这样做，此外，我还会称颂作者的热情和所付出的努力。亚里士多德告诫人们，哲学家不仅应该感激那些说得对的人，也要感谢那些说得不对的人，因为已经得到证实的错误往往能给那些想沿正确道路前进的人带来不少好处。再说批评的好处并不多，也没有多大作用，因为厚颜无耻之徒的天生特点是喜欢讽刺挖苦，而不是创造。由此使我感到担心，会不会有人指责我只知责备别人，而自己却什么更好的东西也拿不出来。想到这儿，我本想把这个问题原封不动地留给其他人，让其他人去努力解决。但为了使你了解我的意见，尊敬的阁下，我愿给你一个笼统的回答。因为我发现，谩骂和指责是一回事，而改正和使人摆脱歧途则是另外一回事。同样，赞扬是一回事，而吹吹拍拍和阿谀奉承则是另外一回事。我没有理由不满足你的愿望，也不能拒绝在你提出的这些问题上花费功夫和付出努力。为了不使人们说我对这个人批评得过分大胆，我努力尽可能清楚地说明，关于恒星运动他在哪些地方摘错了，他的论证的缺陷是什么，这对更准确地理解这方面的原则会有不少帮助。……”
这封信首先在克拉科夫学术界引起轰动，随后它的复写件开始在欧洲流传，甚至在哥白尼死后仍在流传。
哥白尼的朋友们在意大利高级教会人士中传播了哥白尼的理论和观点，想通过这种办法为哥白尼公布自己的学说铺平道路，从而使当时的科学实现革命。正是由于他们的努力，方济各会红衣主教尼古拉·申伯格对哥白尼的著作竟然发生了如此大的兴趣，以至于在1536年11月1日直接给哥白尼写了一封信，申明他想了解哥白尼的学说。
哥白尼的早期著作抄本已在整个欧洲流传，但只有为数很少的朋友了解他具有划时代意义的巨著，这部巨著差不多已经定稿，正放在哥白尼的住房里。哥白尼并不急于出版这部著作，因为这部著作是针对教会承认的最大权威的，这样自然也就危及了正统的教会理论。在同教会有关的保守的知识界看来，日心说是宣传没有上帝的学说，为此哥白尼担心会因这部书被指控散布异端邪说，进而受到宗教法庭的审判。他更担心的也许是怕自己的发现不被人理解。关于他的学说，除了友好的赞扬声外，已经有些试探性的信号表明，这种学说不仅会受到天主教会，也会受到路德教主要人士的严厉谴责。马丁·路德本人把哥白尼称为蠢人。
名为《天体运行论》的著作有十多年一直以手稿形式被搁置在哥白尼的宿舍里。完成这部著作以后，哥白尼并未停止研究工作，仍然不断地使用天文仪器进行观测，这些观测进一步证实了他的计算结果和得出的结论。
作为一位杰出学者和伟大的科学家，哥白尼在撰写《天体运行论》的过程中，始终把尊重客观事实，重视观测结果作为第一要则，做到天文理论和观测事实相一致。他继承古希腊毕达哥拉斯学派的观点，认为天体的运行应是简洁而又和谐的直线和圆周运动。但当哥白尼认识到古希腊理论导致了与天文观测事实严重不符的情况时，他就以观测事实为重，独立思考，另觅出路。他说：“在了解到这些缺陷后，我不断考虑是否可以找到对天球的一个更合理的排列……这样可以遵照绝对运动规律，使每个物体都绕其自身的中心作均匀运动。”
1533年，哥白尼完成了《天体运行论》的写作，但他并没有急于发表，手稿改了一次又一次，反复加工，精益求精，期间他也没有停止研究工作，仍然不断地利用各种天文仪器观察测量，这些观测结果进一步证实了他的计算结果和得出的结论。
身为神职人员的哥白尼比谁都清楚，他的“日心说”不仅推翻了流行了一千多年的托勒密的地心说，而且将直接撼动神权统治的理论基础，导致许多与圣经相抵触的思想和论断产生，因而会遭到攻击甚至迫害。但哥白尼从没有后退过。在许多朋友和弟子的关心、鼓励和支持下，他毅然作出了出版自己著作的决定。
1543年3月下旬，哥白尼的著作《天体运行论》正式出版了！一个新的宇宙体系学说诞生了！哥白尼的这部巨著虽然有伪造和被删改的地方，但它犹如火山爆发一般，震撼了整个欧洲的天文学界以至自然科学界。
《天体运行论》第一卷是基本部分，共有14章。在这一卷里，哥白尼用通俗的语言介绍了自己天文学理论的概况。在叙述中，哥白尼用词清晰准确，语言优美流畅，通俗易懂，富有节奏感。一些篇章段落堪称经典之作，这反映出作者深厚的文学功底和诗人般的气质。
在正式论述前，还有一段序言，阐述了天文学在各种科学之中的地位及其实际应用。哥白尼在序言中写道：“在引起我们兴趣，作为人类精神食粮的为数众多的和五花八门的科学与艺术之中，我认为，应该首先献身并以最大热情从事那些包含在最美好和最值得了解的事物中的科学与艺术。研究宇宙中的旋转运动和星球运动、星球规模及其相互距离、它们的升起和降落，以及宇宙中所有其他现象形成的原因，并最终阐明整个宇宙之构成的科学，就属于这类科学。有什么东西能比天空更美好呢？要知道天空囊括了一切美好的东西……所以，毫不奇怪，这门相匹配的科学，依据的几乎全部数学知识……与其说这是人的科学，不如说它是上帝的科学。这门科学深入到最高贵事物之中，但也不乏艰难险阻……”
这些话，体现了哥白尼对天文学的无限热爱。对哥白尼来说，从事天文学研究，不仅是纯粹的精神享受，而且是他巨大热情和感情的寄托。
第一章的题目是“论宇宙之为球形”，哥白尼以引述存在于希腊、在中世纪则已成为主导思想的著名论断作为开头：
首先，我们应当指出，宇宙是球形的，这要么是因为在一切形状中球最完美的，它不需要接口，并且是一个既不能增又不能减的全整体；要么是因为它是一切形状中容积最大的，最易于包罗一切事物；甚至还因为宇宙中的个别部分（我指的是太阳、月球、行星和恒星）看起来都呈这种图形乃至万物都趋向于为这种边界所包围。
在第三章《大地和水怎样构成统一的球》里，哥白尼批驳了这样一种论点，即似乎我们星球上水的容积比大地的体积大。在这一章的论述中，大地被看作自然的基本因素之一。哥白尼的论证指出：
“同表面现象相反，正是环绕大地的水形成海洋并充满地球低洼的地方。由此可见，水的容积应该小于大地的体积，否则大地就会被水淹没，因为本身的重量，两者都要趋于同一中心。这使部分大陆露出水面，使生物得以生存，并到处都有一些岛屿。大陆是什么呢，不就是一个更大的岛屿吗？……”
“由此我认为，地同水具有共同的重心，并同地球的容积中心不相重合。因为大陆比较重，而且裂缝里充满了水，所以水容量比大地体积小得多，虽然水域的面积看起来可能更大一些。大地跟环绕它的水结合在一起，其形状应该跟它的影子一样。而在月食时可以看到，大地的影子正是一条理想的圆弧。所以说，大地不是平面……也不是鼓形……而是完美的圆。”
接下去的第四章和第五章，讲的是天体的运动，其中包括地球的旋转运动。第四章的题目《论天体均匀永恒之圆运动或复合圆运动》是发人深思的，这一章为揭示地球旋转运动的自然性和必然性做了充分准备。
“现在，我们应当指出，天体的运动乃是圆周运动。这是因为这种旋转运动对于球来说是固有的性质，它反映了球形的特点。球这种形状的特点是简单、没有起点、也没有终点，旋转时不能将各部分相区别。而且球体形状也正是旋转作用本身造成的。可是由于天体之多，运动也是各种各样的。但各种运动之中最明显的就是周日旋转，希腊人称之为‘日夜’，也就是昼夜交替。”
第五章的题目是“地球是否作圆周运动与地球的位置”，这是哥白尼论述日心说的核心问题。哥白尼首先正确阐述了相对运动概念，他在这一章里写道：
如果假定不是天穹在运动，而是地球从西向东转，那么所有严肃思考问题的人就会发现，我们的结论是正确的……