如果我们承认地球是周日旋转，于是就出现另外一个同样重要的问题，这即是地球的位置问题。
几乎所有的人都相信，地球是宇宙的中心，现在我们假定，地球并不正好在中心，而是离宇宙中心有一段距离，这段距离同恒星天球相比非常小，同太阳和其他行星的轨道相比却差不多。这样，我们就把太阳、行星不均匀运动的原因归结为是它们绕别的中心而不是地球所均匀运动的结果。从而就可以找到这种不均匀运动的合理的原因。此外，因为行星与地球之间的距离有变化，说明可能是行星在相对于地球运动，也可能是地球在相对于行星作运动。所以地球肯定不是行星轨道的中心。
就这样，哥白尼的阐述逐渐进入到自己理论的核心问题，同时指出了传统权威观点的荒谬所在。
第六章是“天比地大，无可比拟”。哥白尼在这一章里围绕标题本身展开了一系列的论证说明，并得出：
和天穹比较起来，地球这个庞然大物真显得微不足道了。
他最后说：
“已经得到证明的只是天比地大得非常多，但究竟大多少还不清楚。在另一个极端是非常微小而不可分的物体，称为：‘原子’。因为太细微，如果一次取出很少几个，它们不能立即构成一个可以看得见的物体。但它积累起来，终归能达到可以看得见的物体。”
在这里，哥白尼试图说明宏观和微观，天和地，大和小的关系。
第七章是“为什么古人认为地球静居于宇宙中心”、第八章是“以往论证的不当和对它们的批驳”。在这两章中，哥白尼运用大量论据，对地心说进行了系统的、有丰富说服力的批驳。
第九章的题目是“关于地球是否还有一种运动和宇宙中心问题”。在这一章中，哥白尼勇敢地提出了地球并非是所有行星旋转的中心，宇宙的中心也不等于地球的重心的观点。他说：
“我们已经说明，地球不动的看法是没有道理的。所以，我们现在应当考虑，地球是否只有一种运动，以致可以看成一颗行星。
行星视运动的不均匀性和行星到地球距离有变化的事实，证明了地球并不是所有行星旋转的中心。这是因为，如果行星在以地球为中心的同心圆上旋转，上述事实就没有办法解释了。于是，各行星的旋转不是只有一个中心。这样我们就可以讨论，地球重心是不是宇宙中心的问题了。”
在第十章，哥白尼排列了“地球的顺序”，按照当时的概念，每个天体都位于一定的天球上，正是各天体位置的重新排座次，导致了一场天文学的革命。哥白尼积累几十年的行星观测结果，正确地排列出各行星包括地球绕日运转轨道的顺序。
这张刊登在《天体运行论》一书中的普通图形，当年却是一幅新颖明了、大胆惊人的奇景。它标志着人类认识宇宙的一次历史性飞跃。
直到今天仍使我们感到无比惊讶的是，哥白尼竟然如此精确地计算出太阳直径同围绕太阳运转的行星直径的比例，如此精确地确定了各行星与太阳的顺序关系和它们各自绕太阳运转一周的时间。土星绕太阳太阳旋转一周的实际时间为29年又167天，哥白尼计算测得为30年；木星绕日一周需要11年又315天，哥白尼得出的是12年；火星旋转一周是1年又322天，哥白尼计算为2年；地球旋转一周的时间与哥白尼的结果完全一致；金星旋转一周实际天数为225天，哥白尼计算为270天；水星绕日一周是88天，哥白尼计算得出的是80天。哥白尼的计算虽然比实际时间有些误差，但他使用的却是一些极为简陋的观测仪器。
哥白尼在安顿好天体大家庭的顺序后，接着用散文诗般的优美语言这样写道：
静居在宇宙中心处的是太阳。在这个最华美的殿堂里，它能同时照亮一切。难道还有谁能把这盏明灯放到另一个更好的位置上吗？太阳堪称为宇宙之灯，宇宙之心灵，宇宙之主宰……于是，太阳似乎是坐在王位上管辖着绕它运转的行星家族。地球还有一个随从，这就是月亮。正如亚里士多德在关于运动的著作中所说的，当地球从太阳那里受孕和怀胎，以便每年生育一次的时候，月亮是地球最亲的亲人。
第一卷的第十一章是“地球三重运动的证据”。这三种运动分别是周日运动即自转，周年运动即绕日旋转和倾角运动，后一种运动也叫倾斜面运动，又叫赤纬运动。
哥白尼说：
行星的许多重要现象都证明地球在运动。现在我就要用地球运动所能解释的现象，对这种运动进行总结。总的说来，应当承认这是一种三重运动……
第一重运动被希腊人称为“日夜”……这是引起昼夜变化的自转。它使地球自西向东绕轴转动，于是看起来宇宙沿相反的方向转动。这种运动描出赤道……
第二是地心的周年运动。地球绕太阳在黄道上运行，这种运动也是由西向东的……由于这种运动，太阳似乎在赤道上作相似的运动。
哥白尼指出，这两种运动之间有微小的偏差，不过要经过长时间，当它变大时才能发现。
第三重运动即倾角运动，是哥白尼天文学研究中的一个很重要成果，是地动日心说的一个重要概念，哥白尼用它来解释地球四季循环和昼夜交替的长短变化。
哥白尼论述说：赤道是绕地球周日自转的两极所画的最大的纬度圈。另外，黄道是通过黄道十二宫中心的圆，而地球的中心在黄道下面作周年运转。但是黄道与赤道斜交，这与地轴对黄道的倾斜是一致的。于是，作为地球周日运转的结果，倾角的最外极限在赤道的每一边都扫描出一个与黄道相切的圆，这两个圆称为“回归线”。这是因为太阳在这两条线上（即是在冬天和夏天）出现方向倒转，于是北面的一条通常称“夏至线”，而南面的为“冬至线”。
《天体运行论》第一卷的最后三章，分别是“圆周的弦长”、“平面三角形的边和角”及“球面三角形”，（被称为“哥白尼的三角”）。这三章详细讲解了球面三角的基础知识，为读者了解后面各卷的内容提供了数学工具。
《天体运行论》第二卷主要阐述了球面天文学和天体的视运动，系统论证了地球的三种运动所引起的一系列现象，包括昼夜交替、四季循环、太阳和黄道十二宫的出没等。
在第二卷的最后附有包含上千颗恒星的详细星表，这在哥白尼时代堪称世界一流水平，也是哥白尼对天文学的一项重要贡献。
《天体运行论》的第三卷主要论述了岁差现象。两千多年前人类就发现了岁差现象，但它却令古代天文学家困惑不解。哥白尼根据历史上积累的大量资料，进行系统的观测分析，辅以复杂的计算，对岁差的原因给予了正确解释，认为岁差现象是地球自转轴的方向变化引起的。
《天体运行论》第四卷中，哥白尼专门探讨了月球运动问题。他认为，月球作为“地球的侍从”，其运行与地心存在着最密切的关系。人们在白昼和黑夜都能看见月球，可用来确定和验证星体的位置。
在第五卷和第六卷中，哥白尼用大量篇幅，论述了五大行星的运动，五大行星的运行轨道和运动规律是哥白尼日心说的主要内容。
以上就是《天体运行论》的主要内容和编排顺序。这确实是一部划时代的科学巨著，哥白尼为之倾注了一生的心血。经过长期的修订后，在1542年送去付印时，书名为《运行》，出版时被印刷商更改为《天体运行论》。这部巨著是一部博大精深的科学著作，是向统治了欧洲天文学1000多年的“亚里士多德——托勒密宇宙体系”所下的挑战书，也是现代天文学革命的宣言。
真理的胜利
1542年深秋年近70的哥白尼得了一种致命的疾病。处于瘫痪和绝望状态的哥白尼在雷蒂克赠给他的一本书上写下了这样几句话：“生命的短暂、思想的迟钝、麻木的粗心和徒劳的忙碌使我们无法获得更多的知识。而我们所知道的东西，随着时间的流逝也逐渐忘却了……多么可憎和可怖的忘性呵！”蒂德曼·吉斯是从神甫耶日唐纳的信中得知自己朋友生病消息的。1542年12月8日，他从卢巴瓦发出了一封回信，说：“你来信说的关于可尊敬的老人、我们的哥白尼生病的消息使我感到难过。他在身体健康时就喜欢孤独，现在生病了，我想，不会有许多热心人关心他的身体状况，从他的纯洁和学识渊博方面说，我们大家都有愧于他。”
哥白尼作为一位医生，知道自己的病好不了啦，于是便决定把自己的神甫职位交给自己的外甥扬·洛伊特施。哥白尼生病的消息传到了格马·弗里修斯那里，他非常关心哥白尼的研究工作。1543年4月7日他在写给丹蒂谢克主教的一封信中这样写道：
“我以十分焦急的心情期待着杰出的大师尼古拉·哥白尼先生的那本数学著作，据尤斯塔许先生说，那本著作正准备付印……如果现在能按时出版的话，那么这位大师的努力就会放射出不朽的光辉。我祝愿这位应该长寿的人的生命超过自己的著作。”
哥白尼的健康状况一天天恶化，康复的希望日益渺茫，他的生命已经不长了。正值哥白尼的著作印制完成的时候，塞巴斯蒂安·库什来到纽伦堡为德皇瞳罗尔五世采购科学书籍。于是他就在结束印刷的1543年3月21日买下了哥白尼这本提出不同观点的著作，并把它寄给了皇帝，同时附了一封信。信中这样写道：
“尼古拉·哥白尼是一位数学家，他撰写了6卷关于天体运行的书，这些书最近刚印完……我决定把它们给阁下寄去，因为我知道皇帝阁下是数学爱好者，看看和了解一下这位作者的意见和幻想是满有趣的。”
这部天才的著作出版后的首批读者中有一位皇帝，人们把这部著作当作一种有趣的科学幻想推荐给他。首批读者中也有哥白尼的朋友们以及许多杰出人物。雷蒂克和佩特赖乌斯把这部刚出版的著作寄给那些焦急等待着这部书的人们。有几本传到了瓦尔米亚，收到这部书的是蒂德曼·吉斯和耶日·唐纳。唐纳直到最后时刻一直很关心哥白尼。然而却没直急着把这部书送给已经奄奄一息的作者。
1543年5月24日下午，乌云遮住了太阳，天空落下一阵大雨，像是流不完的愁苦的泪水，雷蒂克乘着马车，疾速赶来，送来了透着墨香的《天体运行论》。
哥白尼呼吸急促，两腮发红，左手在书上痉挛地抓着，好像摸着一件稀世珍宝。他冰凉的手终于摸到了自己的著作，哥白尼意识到这就是凝聚了他一生心血的作品，嘴边浮过一丝难以察觉的笑容。可是他却永远无法知道书已被人篡改，自己的序言被人偷换了。
一小时后，伟大的哥白尼与世长辞了。
由于哥白尼的学说触犯了基督教的教义，遭到了教会的反对，就连当时反对天主教的新教也根据《圣经》的记载，群起反对“日心说”，《天体运行论》更是被列为禁书。
但是，随着时光的不断流逝，旧传统的力量是阻挡不住真理和科学的光芒的，有许多人对哥白尼的理论表示了赞同和拥护。
16世纪下半叶，当布鲁诺开始传播哥白尼理论的时候，敌视的气氛更加浓厚了。因为布鲁诺作宣传使用的不是数学家的语言，而是更广泛的社会阶层容易理解的哲学家的语言。因此，教会把布鲁诺的宣传看成是巨大危险，并对他采取了迫害行动。起初的迫害对象只是哥白尼理论的信仰者，过了一段时间以后，哥白尼的著作也成了迫害的对象，被划入禁书之列。神学家们对哥白尼的学说作了裁决，说他“所列举的这些看法是愚蠢的，从哲学角度看是荒谬的，形式上是异端的，有许多地方明显违背圣经的说法”。
乌云遮不住太阳，真理的光芒终于透过谬误的阴霾照耀大地。尽管整整一代科学家为此付出了沉重的代价：哥白尼忧郁一生、布鲁诺被活活烧死、伽利略惨遭囚禁，但是历史毕竟向前进了一大步。
由于时代的局限，哥白尼只是把宇宙的中心从地球移到太阳，并没有放弃宇宙中心论和宇宙有限论。但是哥白尼关于地球运动的思想，却是重大的划时代的发现。正是哥白尼的这一发现，奠定了天文学的基础，揭开了天文学革命的崭新一页。
恩格斯在《自然辩证法》中对哥白尼的《天体运行论》给予了高度的评价。他说：“自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行动，便是哥白尼那本不朽著作的出版，他用这本书（虽然是胆怯地而且可说是只在临终时）来向自然万物方面的教会权威挑战，从此自然科学便开始从神学中解放出来。”
