Estudià a la Universitat de Cracòvia (1491-94) sota el mestratge del matemàtic Wojciech Brudzewski. Viatjà per Itàlia i s’inscriví a la Universitat de Bolonya (1496-99), on estudià dret, medicina, grec i filosofia, i treballà com a assistent de l’astrònom Domenico da Novara. El 1500 anà a Roma, on explicà un curs de matemàtiques i astronomia, i el 1501 tornà a la seva pàtria i prengué possessió d’una canongia de la catedral de Frauenburg, càrrec obtingut gràcies a l’ajut del seu oncle Lucas Watzelrode. Malgrat el seu càrrec, retornà a Itàlia, aquest cop a Pàdua (1501-06), per estudiar dret i medicina; feu, però, una breu estada a Ferrara (1503), on obtingué el grau de doctor en dret canònic. Reinstal·lat definitivament al seu país (1512), atengué l’administració de la diòcesi d’Ermland, exercí la medicina, ocupà certs càrrecs administratius i dugué a terme el seu immens i cabdal treball en el camp de l’astronomia.
Copèrnic és considerat el fundador de l’astronomia moderna, per tal com donà les bases que permeteren a Newton de culminar la revolució astronòmica —en passar d’un univers geocèntric a un cosmos heliocèntric— i de capgirar irreversiblement la visió del cosmos prevalent fins aleshores (sistema copernicà). La seva obra mestra, De Revolutionibus Orbium Coelestium, fou escrita al llarg d’uns vint-i-cinc anys de treball (1507-32), però moltes de les idees bàsiques i de les observacions que conté circularen a través d’un opuscle titulat De hypothesibus motuum coelestium a se constitutis commentariolus (no editat fins el 1878), que, malgrat la seva brevetat, és d’una gran precisió i claredat. Copèrnic havia estudiat els escrits dels filòsofs grecs cercant-hi referències al problema del moviment terrestre, especialment els pitagòrics i Aristarc de Samos, el qual establí per primera vegada la teoria heliostàtica.
Cal centrar el valor real de la seva obra en el fet de reimposar teories ja rebutjades pel “sentit comú” i de donar-los una estructuració coherent i científica. La ruptura bàsica que representava per a la ideologia religiosa medieval la substitució d’un cosmos clos i jerarquitzat, amb l’home com a centre, per un univers homogeni i infinit, situat al voltant del Sol, feu dubtar Copèrnic de publicar la seva obra per tal d’evitar problemes més que previsibles amb l’Església, i no fou fins el 1543 que aparegué la primera edició del De revolutionibus, feta a Nuremberg amb la supervisió del seu deixeble G.J. Rheticus.