Nicolas Copernic, né le 19 février 1473 à Toruń, Prusse royale (Royaume de Pologne) et mort le 24 mai 1543 à Frombork, Prusse royale (Royaume de Pologne), est un chanoine, médecin et astronome polonais. Il est célèbre pour avoir développé et défendu la théorie de l'héliocentrisme selon laquelle le Soleil se trouve au centre de l'Univers et la Terre tourne autour de lui — contre la croyance répandue que cette dernière était centrale et immobile. Les conséquences de cette théorie — dans le changement profond des points de vue scientifique, philosophique et religieux qu'elle imposa — sont baptisées révolution copernicienne.

Copernic propose une rupture radicale dans l'organisation du cosmos jusque-là établie : les systèmes du monde admis à son époque avaient un point commun, leur géocentrisme : la Terre était immobile au centre de l'univers, tous les astres tournant autour. Au contraire, Copernic place le Soleil au centre de l'univers, la Terre devenant une planète tournant autour de ce point fixe ; c'est l'héliocentrisme.

Pour justifier cette remise en cause totale, Copernic met en exergue les défaillances des systèmes astronomiques existants : tout d'abord, leur multiplicité, d'Eudoxe à Ptolémée en passant par les nombreux aménagements opérés aux théories de ce dernier par les astronomes qui lui ont succédé. Ensuite, leur incapacité à décrire avec précision les phénomènes observés. Enfin, le manque d'ordre et d'harmonie dans ces systèmes extrêmement complexes. Concernant la théorie de Ptolémée, il ajoute une sévère critique de l'astucieuse invention de ce dernier, l'équant, qui viole le principe de l'uniformité des mouvements circulaires par rapport à leur centre, ce qui la rend irréaliste aux yeux de Copernic.
Il propose en réponse à ces insuffisances un système reposant sur quelques axiomes révolutionnaires (présentés dès le Commentariolus), et étayé par une démonstration mathématique minutieuse (exposée dans le De Revolutionibus).

Ayant disposé le Soleil au centre de l'Univers, il dote donc la Terre de deux mouvements principaux : sa rotation (la Terre tourne sur elle-même et fait un tour sur son axe en une journée) explique dans un premier temps le mouvement diurne de la sphère céleste en un jour, la sphère des étoiles demeurant immobile ; sa révolution annuelle autour du Soleil fait de la Terre une planète, toutes les planètes tournant autour du Soleil. La Terre n'est plus que le centre des mouvements de la Lune. Pour Copernic, «le mouvement de la terre seule suffit donc à expliquer un nombre considérable d'irrégularités apparentes dans le ciel», notamment le mouvement rétrograde des planètes, phénomène qui n'était expliqué qu'à grand peine par les systèmes géocentriques. Pour justifier que l'on ne perçoive pas les effets de la révolution annuelle de la Terre par un effet de parallaxe sur les étoiles, Copernic postule enfin que la sphère des étoiles se situe à une distance considérable, bien plus importante que ce que l'on imaginait jusqu'alors.

Pour son auteur, la grande force de ce système héliocentrique est qu'il introduit ordre et harmonie dans le cosmos. Il y a en particulier une corrélation logique entre les distances des planètes au centre du système et leur période de révolution. En effet, plus l'orbite d'une planète est grande, plus il lui faudra de temps pour faire une révolution complète autour du Soleil (ce qui n'était pas le cas pour Mercure et Vénus dans le système de Ptolémée, ces deux planètes ayant la même période de révolution que le Soleil). Copernic n'a plus besoin des monstrueux épicycles des planètes que Ptolémée avait introduits pour expliquer leurs rétrogradations. Il élimine également l'incroyable coïncidence qui donnait par exemple à Mars, Jupiter et Saturne la même période d'un an sur ces épicycles (de tailles pourtant inégales). Sa théorie explique en outre pourquoi les planètes internes, Vénus et Mercure, ne s'écartent jamais beaucoup du Soleil (et ne se retrouvent jamais en opposition par rapport à lui).

Le système de Copernic permet même de mesurer les distances de chaque planète au Soleil, ce qui était impossible dans un système géocentrique. C'est ce qui permettra plus tard à Johannes Kepler de calculer les trajectoires de ces astres, et d'établir les lois du mouvement dans le Système solaire, lois sur lesquelles Isaac Newton s'appuiera pour élaborer sa théorie de la gravité.

Malgré la modernité révolutionnaire de son système, Copernic conserve toutefois certains éléments archaïques des anciens systèmes du monde : ainsi l'idée aristotélicienne (pourtant abandonnée par Ptolémée et même probablement déjà par Hipparque) des sphères solides, ou encore la sphère des fixes, contenant les étoiles et marquant la limite d'un univers fini.
On oppose souvent la complexité du système de Ptolémée et de leurs dérivés à la simplicité du système de Copernic. En effet, le premier comporte une multitude de cercles (excentriques et épicycles), tandis que la représentation classique du second ne montre que les six cercles des planètes et celui de la Lune (voir l'illustration). Et il est vrai, comme Copernic nous le dit, que son modèle a permis de supprimer les énormes cercles disgracieux (épicycles ou excentriques) destinés à justifier les inégalités des mouvements des astres (rétrogradations). Cependant, ce schéma du système héliocentrique est trompeur, car extrêmement simplifié. En effet, Copernic considère que le mouvement circulaire uniforme est un principe fondamental de l'astronomie.
Or, les observations contredisent l'uniformité des mouvements célestes. Pour concilier ce principe avec la réalité, Copernic, qui a rejeté l'équant de Ptolémée, est obligé d'ajouter à son système une multitude de petits épicycles et d'excentriques dont l'effet est de moduler la vitesse de chaque planète sur son parcours.

Au nom du principe antique de l'uniformité des mouvements circulaires, Copernic a donc rendu son système tout aussi complexe que celui de Ptolémée. Cependant, de nombreux commentateurs de l’œuvre du chanoine-astronome maintiennent que celui-ci a introduit une simplification, car les épicycles de Copernic, beaucoup plus petits que les cercles déférents, ne sont là que pour corriger les petites variations de vitesse et de position des planètes (qui se déplacent en réalité à vitesse variable sur des orbites elliptiques) par rapport à une trajectoire circulaire uniforme, et ne sont pas nécessaires, en première approche, pour décrire les irrégularités apparentes les plus importantes de leurs trajectoires (rétrogradations). Au contraire, les épicycles de Ptolémée, de tailles beaucoup plus importantes (et comparables à celles des déférents), sont indispensables pour expliquer ces irrégularités et ne peuvent donc être omis, même en première approximation.