哥白尼出生的时候，家境很不错。他的父亲是个商人，曾经出任过市长，他的母亲是一位富商的女儿。哥白尼有一个哥哥和两个姐姐，他是家中最小的孩子，也是最受父母疼爱的孩子。
哥白尼10岁那年，他父亲染上瘟疫死了。在舅舅瓦兹洛德的接济下，他们全家的生活有了着落。
瓦兹洛德在教会里担任主教，他为了培养哥白尼，先是把他送到文化名城沃茨瓦维克读中学，后来又把他送进克拉科夫雅盖隆大学，在天文学家勃鲁泽夫斯基的指导下研读天文学和数学。克拉科夫是当时闻名全欧的文化中心，也是波兰人文主义思想的主要阵地。在那里，哥白尼对天文学产生了极大的兴趣，开始钻研托勒密的宇宙体系学说，并学会了用天文仪器观察天体。如饥似渴的求知欲促使他阅读了大量天文学、数学和哲学书籍，还学会了拉丁文、希腊文和意大利文等几门外语。
哥白尼如此刻苦学习，那是因为他心中藏着一个儿时的梦想。哥白尼从小就喜欢观察天象，常常一个人守在窗前，仰望着繁星密布的夜空出神。有一次，哥哥不解地问哥白尼：“你整夜守在窗边，望着天空发呆，难道你这是在表示对天主的孝敬吗？”
哥白尼摇了摇头，这样回答道：“不！我要一辈子研究天时气象，让人们望着天空不再害怕。我要让星空跟人交朋友，让它给海船校正航线，给水手指引航程。”
在雅盖隆大学读书期间，有一次，他与一位教授谈起了哥伦布环游世界的事情。
哥白尼充满憧憬地说：“我希望能建造一种飞船，飞向宇宙，在云海间翱翔，在星空间航行，去发现宇宙的奥秘。”
哥白尼的话让那位教授很是吃惊，他脱口问道：“你幻想飞入星空吗？”
哥白尼毫不迟疑地说：是的！我想做这艘飞船的第一名船长，我的理想就在空空的天上！1496年，哥白尼为了得到进一步深造，前往欧洲文艺复兴的中心意大利留学。1506年，哥白尼回到波兰，一面从医，一面从事天文学的研究。1612年，他的舅舅瓦兹洛德去世了，哥白尼移居到弗洛恩堡，在大教堂里当了个僧正。哥白尼从护卫大教堂的城墙上选了一座箭楼做宿舍，顶上一层有门通向城上的平台，哥白尼在这里建立了一个小天文台。
他自制了各种仪器，孜孜不倦地从事天文观测和研究。这个地方后来被称为“哥白尼塔”，并作为天文学的圣地保存下来。
哥白尼之前，托勒密的“地心说”在西方统治了1000多年，哥白尼起初只是感觉到它有些缺陷，便想在原有体系的基础上，对它稍稍做一些改进。经过对前人和自己观测到的天文资料进行深入的分析，他发现托勒密的“地心说”有可能从根本上就是错误的。为了让观测资料与他的理论相符合，托勒密把天空图像搞得乱七八糟，毫无规律性可言。哥白尼既无奈又风趣地说：“这就像一个艺术家，要画一张人像，从不同的模特身上临摹了手、脚、头和其他部位，然后不成比例地凑合在一起。尽管每个部位都画得很好，结果很不协调，画出来的不是一个人，而是个怪物。”既然在托勒密的“地心说”上另起炉灶已经是不现实的，那么就只有另辟蹊径。可是，星空茫茫，创建新学说的正确道路在哪里呢？哥白尼没有操之过急，而是老老实实地坐下来，一头扎进浩如烟海的古希腊和古罗马的文献中。到底是工夫不负有心人，他终于在西塞罗等人的着作中发现了他需要的“宝贝”。西塞罗曾经逼真地描述过地球的运动，在他的想象中，地球在太空中进行着圆周运动，很多天文现象都是由此而产生的。
古代贤哲的思想火花照亮了哥白尼探索的道路。既然前人可以这么想，为什么我不能呢？就在哥白尼着迷一般地陷入对地球运动问题的紧张思考中时，一位诗人的名句给了他最大的启发：“我们离港向前航行，陆地和城市后退了。”坐在船上的人没有感觉到船在动，只看见陆地向后倒退，这不正像生活在地球上的人一样吗？地球虽然在运动，但他们感觉不出来，只能看见地球外边的物体向着相反的方向运动。
把这个关键问题想通了，哥白尼的思路大开，1510年他写成了《天体运行浅说》的初稿，非常明确地指出：太阳是宇宙的中心体，地球和行星都围绕着太阳运动，只有月亮才真正围绕地球旋转。为了能用足够的事实来证明自己的学说，他数十年如一日地观测天象，积累资料，并以严密的数学运算来核实他的结论。1509年和1511年发生的月食，1512年和1518年的火星位置，1520年的木星和土星的位置，1525年金星和月亮的相食等，都符合他的科学推算。他一边进行研究，一边对初稿进行细致的修改和补充，直到1530年，他终于圆满地完成了“日心说”的建立工作，写出了他的着作《天体运行论》。
这部巨着共分六卷，全面论述了“日心说”的基本思想；大体上描绘出太阳系结构的真实景象，还讨论了月亮和其他行星的运行规律。他明确无误地告诉世人：“人们每天看到的太阳由东向西的运行，是因为地球每昼夜自转一周，而不是太阳在移动。天上星宿的运行，也是由地球本身的转动引起，而不是星体围绕着静止的地球转动。”《天体运行论》虽然早就完稿了，哥白尼却迟迟不愿意发表。他清楚地知道，在托勒密的“地心说”成为维持教会统治的神学理论基础时，公布“日心说”会带来怎样的后果。他这样写道：“我清楚地知道，一旦他们弄清楚我在论证天体运行的时候认为地球是运动的，就会竭力主张我必须为此受到宗教裁判。”“他们就会大叫大嚷，当即把我轰下台。”1539年春天，在德国青年学者雷迪卡斯和其他一些朋友的敦促下，哥白尼这才同意公开发表《天体运行论》。他在书的序言中特地写明，将他的这部着作献给教皇保罗三世，希望在这位比较开明的教皇的庇护下，让《天体运行论》顺利问世。1541年秋天，雷迪卡斯把《天体运行论》的修改稿带到纽伦堡，请路德派的一位神学家奥塞安德尔匿名撰写了一篇前言，宣称“这部书不可能是一种科学的事实，而是一种富于戏剧性的幻想”，并说这本书所提出的理论不过是为编算星表、预推行星的位置而想出来的一种人为的设计。就这样，《天体运行论》打着幻想的旗号，在1543年3月得以出版。
就在这一年，多年来一直为创建“日心说”而呕心沥血的哥白尼健康状况急剧恶化，大口大口地吐血，还因中风陷入半身不遂。5月24日这一天，哥白尼与世长辞，终年70岁。据说他闭目的时候，还用冰冷的双手抚摸着刚刚印好的《天体运行论》的样书。
《天体运行论》出版后，没有引起人们太大的注意，也许那个障眼法起了作用。着名的宗教改革家马丁·路德看出了其中的名堂，大骂哥白尼是疯子、傻瓜，却没有引起罗马教廷的注意。哥白尼离开人世70年后，他提出的“日心说”有了越来越多的追随者，这才引起了教会的莫大恐慌，神学界迅速组织力量对“日心说”进行声势浩大的围攻。罗马教皇曾经公开表过态，如果地球是行星之一的话，那么圣经上所说的那些大事件就完全不能够在地面上出现了。很显然，如果让《天体运行论》传播开来，封建神权统治的理论支柱就会彻底动摇，于是罗马教廷蛮横地宣布“日心说”是异端邪说，把《天体运行论》列为禁书。然而，真理的力量是压制不住的，到了18世纪，德国天文学家开普勒总结出了行星运动三定律，牛顿发现了万有引力定律，使哥白尼的学说获得了强有力的支持，终于得到了普遍承认。
科学家逸闻
在烈火中永生
早在1327年，意大利天文学家采科·达斯科里说地球是球状的，在另一个半球上也有人类居住，因此违背了圣经的教义，被宗教裁判所下令活活烧死。1600年2月17日，意大利哲学家布鲁诺又牺牲在熊熊烈火中，他的“罪名”就是宣传了哥白尼的学说。
布鲁诺曾获得神学博士学位，却被哥白尼的“日心说”所吸引，对自然科学发生了浓厚的兴趣，逐渐对宗教神学产生了怀疑。他还写了一些论文，严厉批判《圣经》中荒谬的地方。他的言行触怒了教廷，被革除了教籍，从此开始了逃亡生涯。几年后，罗马教徒利用阴谋将他诱骗回国，抓进宗教裁判所的监狱里。布鲁诺度过了长达八年的监禁生活，其间受尽折磨，但是这一切依然未能改变他的信念。罗马教廷恼羞成怒，宣布将布鲁诺判处火刑。
1600年2月17日凌晨，布鲁诺被绑在罗马鲜花广场中央的火刑柱上。到了这时，他仍然没有屈服。他向围观的人们庄严宣布：“火，不能征服我！未来的世界会了解我，会知道我的价值。”“黑暗即将过去，黎明即将来临，真理终将战胜邪恶！”布鲁诺死后，罗马教廷害怕人们纪念他，就匆匆忙忙地把他的骨灰连同泥土一起收集起来，抛洒到了河里。
