Астрономический смысл своего учения Коперник, подобно Птолемею, видел главным образом в объяснении наблюдаемых нами особенностей движения планет — их «узлов» — прямых и обратных движений. Но, в отличие от Птолемея, он считал, что для удовлетворительного объяснения этих особенностей прежде всего необходимо отказаться от укоренившегося и освященного библией представления о Земле как центре всего мира. Необходимо «развенчать» Землю, превратить ее в одно из небесных тел, в одну из планет, находящуюся между Венерой и Марсом и обращающуюся вместе с другими вокруг Солнца. Так как эти планеты отстоят от Солнца на различных расстояниях и описывают свои орбиты в различные промежутки времени, то движения планет кажутся нам весьма сложными, извилистыми, запутанными. Например, если планета Юпитер, обращающаяся вокруг Солнца почти в 12 лет, описывает в своем видимом пути 12 «петель», то это потому, что каждая петля в пути планеты соответствует обороту Земли вокруг Солнца. А это значит, что каждый завиток в видимом движении планет есть не что иное, как отражение в их пути орбиты Земли, с которой мы ведем наблюдение.
Характерно следующее обстоятельство: Коперник обратил внимание, что в самой системе Птолемея имеются такие детали, которые наводят именно на эту мысль. Эти детали могут быть поняты лишь в том смысле, что истинное годовое движение принадлежит не Солнцу, а Земле, так что неподвижным центром планет является не Земля, а Солнце. Поэтому Коперник настаивал на том, что сложные, извилистые перемещения всякой планеты по небу происходят потому, что перемещается вокруг Солнца не только планета, но и Земля, так как мы смотрим на движущуюся вокруг центрального тела планету все время с разных точек небесного пространства. Исходя из этого представления, Коперник вывел науку о небесных явлениях из того тупика, в котором она пребывала почти полтора тысячелетия — со времени Птолемея.
Особенно важно то, что он впервые в истории астрономии вычислил непосредственные расстояния планет от Солнца, выраженные в радиусах земной орбиты, т. е. довольно точно выяснил план Солнечной системы. Если до Коперника астрономы, имея понятие о планетах, не знали ничего о Солнечной системе, как таковой, то Коперник по существу открыл для нашего познания Солнечную систему. Тем самым он сильно «раздвинул» размеры Вселенной, так как исходил из смелой идеи о громадных, сравнительно не только с Землей, но и со всей Солнечной системой, размерах Вселенной. Он знал, что перемещение Земли по ее орбите должно вызывать кажущееся (так называемое параллактическое) смещение положения звезд на небосводе, т. е., что звезды должны в течение года описывать большие или меньшие круги и являться наблюдателю каждый раз на другом месте. Коперник также знал, что эти смещения настолько ничтожны, что их в то время никто не наблюдал, и в этом факте он справедливо видел свидетельство того, что расстояние Земли до звезд во много раз превосходит расстояние Земли до Солнца.
Исходное положение нового представления о мире, отстаиваемое Коперником, поражало своей неожиданностью, так как оно «оспаривало очевидность». Ведь оно не только противоречило укоренившимся взглядам, но и отрицало то, что человек привык видеть на небосводе ежедневно, и поэтому казалось «противным здравому смыслу». Если некоторые ученые еще допускали, что Земля вращается вокруг своей оси как волчок, то о том, что она как ядро летит в мировом пространстве и является лишь одним из небесных тел, об этом и думать не хотели, так как это казалось диким, бессмысленным и к тому же противоречило религиозным верованиям.
Все же отдельные элементы гелиоцентрической системы мира мы встречаем уже у некоторых ученых древнего мира. Древнегреческие ученые Гикет и Экфант допускали, что Земля, занимая центральное положение в мире, совершает суточное вращение вокруг своей оси и тем вызывает восход и закат небесных светил. Следующий шаг вперед сделал Гераклид Понтийский (390―310 гг. до н. э.), который пытался объяснить тот факт, что планеты Меркурий и Венера видимы лишь недалеко от Солнца в качестве вечерних и утренних звезд. Он считал, что Земля вращается вокруг оси, причем Луна, Солнце и планеты Марс, Юпитер и Сатурн движутся вокруг Земли как вокруг центра, а планеты Меркурий и Венера обращаются вокруг Солнца, служащего для них центром. Еще дальше пошел великий древнегреческий астроном Аристарх Самосский, который около 270 г. до нашей эры доказал, что Солнце гораздо больше Земли и поэтому не может быть и речи об обращении Солнца вокруг Земли.