哥白尼出生的时代正是欧洲文艺复兴逐渐繁荣的时期。古希腊和古罗马的经典言论和著作源源不断地从阿拉伯传到欧洲各地，各国思想家们也在从中吸取精华，不断扩充自己的理论。此时，古罗马学者托勒密的巨著《天文学大成》（又名《至大论》）也随之传到各地，其中的宇宙模型得到了广泛的认可。
  该模型的基本理论如下：地球静止不动地停在宇宙中心，外围环绕着一个看不见的、以地球为核心的水晶球型薄层，而太阳、月球、行星和恒星都分布在这个水晶球内的圆形轨道上。除恒星外，每个星体都有一个自己独立运行的轨道。令人遗憾的是，经观察，该系统中唯有恒星的运动轨道符合圆形假设。
  托勒密为了解释这个现象，引人了两个观点：一是本轮概念，二是等分机理。由此在保证原有假设成立的前提下解释了行星的轨道为什么不是完美的圆形。本轮概念指的是每个星体的小轨道呈“轮轮嵌套”的情况；等分机理则解释了月亮和行星的球心均有微小的偏移地球中心的现象，为区别于地球中心，它们的实际球心被称为等分点。
  托勒密地心体系提出的“水晶球”宇宙模型非常实用，它能帮助天文学家精准地预测太阳，月亮以及当时发现的其他五大行星的运动规律，如水星、金星、火星、木星和土星。15世纪90年代，也就是哥白尼二十几岁时，德国天文学家约翰内斯•缪勒（拉丁文译名“雷纪奥蒙坦”）出版了一本关于托勒密《天文学大成》的摘要，学术界称之为《概要》。
  在《概要》中，雷纪奥蒙坦指出了托勒密地心体系的唯一缺陷：倘若真如书中所说，月亮球心存在偏移，那么当它运动到离地球较近的轨道时，看起来就会比原来大一些，反之则会小一些。然而，问题在于，实际观测结果并非如此。年轻的哥白尼牧师还发现了“水晶球”模型的另一个缺陷，即该理论的体系太过繁冗复杂，这使得一贯坚持简洁的哥白尼对“地心说”产生了怀疑。
  他进一步发现，若把宇宙中心从地球转移到太阳，那么唯一亟待解决的问题就是解释月亮围绕地球旋转的天文现象。尽管作为客观事实的“日心说”（太阳为中心的体系）具有明显的优势，但直到一个多世纪后它才被世人熟知，而人们真正接受它则花费了更长的时间。