《天体运行论》于1543年在德国纽伦堡用拉丁文出书。原稿无书名，由出书者定名为 《论天体扭转的六卷集》，后人简称《天体运行论》，四百多年来那部著做已被译为多种语言 在世界列国出书。全书共六卷。第一卷为宇宙论，简述了整个宇宙的构造，是全书的精华。
那一卷分四章，先后阐述 了“宇宙是球形”、“大地也是球形”、“天体的运动是平均永久之圆运动或复合运动”。哥白 尼说，“天体的那种扭转运动关于球来说是固有的性量，它反映了球形的特征。球那种外形的特征是简单、没有起点、也没有起点，扭转时不克不及将各部门相区别。
并且球体外形也恰是扭转感化自己形成的。”第二卷运用三角学论证天体运行的根本法例，此中哥白尼初创了平面三角和球面三角的演算办法；第三卷为恒星表；第四卷论述了地球绕轴运行和周年运行；第五卷论述了地球的卫星月球；第六卷是关于行星运行的理论。哥白尼在《天体运行论》中还详尽讲解了地球的三种运动（自转、公转、赤纬运动）所引起的一系列现象逐个岁差现象、月球运动、行星运动的法例及金星、水星的纬度偏离和轨道平面的倾角。
《天体运行论》的降生使其时所晓得的太阳系内天体的位置和运情况更为完全了。哥白尼阐发了托勒密系统中的行星运动，发现每个行星都有三种配合的周期运动，一日一周、一年一周和相当于岁差的周期运动。他认为，若把那三种运动都回到被托勒密视为静行不动的地球上，就可消弭他的系统里没必要要的复杂性。
因而，哥白尼成立起一个新的宇宙系统，即太阳居于宇宙的中心静行不动，而包罗地球在内的行星都绕太阳动弹的“日心系统”。离太阳比来的是水星，其次是金星、地球、火星、木星和土星。只要月球绕地球动弹。恒星则在离太阳很远的一个天球面上静行不动。哥白尼把统率整个宇宙的收配力量付与太阳，而各个天体则都有其天然的运动。
他系统而了了地责备了地球中心说，并且从物理学的角度对日心地动说可能遭到的责难提出了回答。