La tradizione aristotelico-tolemaica poneva la Terra, sferica e immobile, al centro dell'Universo (geocentrismo); attorno a essa compiva una rotazione diurna il cielo delle stelle fisse, la sfera limite dell'Universo in cui erano pensate appunto incastonate le stelle. Fra le due sfere si svolgeva il moto proprio degli “erranti”, questo il significato originario del termine pianeta ereditato dal greco; tali erano la Luna, il Sole e i cinque “pianeti propriamente detti” (da qui in avanti semplicemente pianeti) allora noti: Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno.

L'idea guida della rivoluzione copernicana fu che l'apparente moto diurno delle stelle, il moto annuo del Sole e i complicati moti apparenti dei pianeti, in particolare i loro moti retrogradi, siano il risultato del moto diurno di rotazione della Terra attorno al suo asse e del suo moto annuo di rivoluzione attorno al Sole, che è immobile al centro del sistema solare (eliocentrismo).
Nel suo sistema Copernico riusciva a descrivere i moti della Luna e dei pianeti in un modo più semplice ed elegante di quanto non avesse fatto Tolomeo nel suo sistema geocentrico. Per la spiegazione, anche solo qualitativa, del moto retrogrado dei pianeti, Tolomeo era stato costretto a postulare che il loro moto si svolgesse su una circonferenza (epiciclo) il cui centro descriveva a sua volta una circonferenza (deferente) attorno alla Terra. Per una spiegazione qualitativa allo stesso livello il sistema copernicano faceva uso di una sola circonferenza centrata sul Sole. Ancora: per spiegare la limitazione della distanza angolare dei cosiddetti pianeti inferiori, Mercurio e Venere, dal Sole, Tolomeo era costretto a postulare che il centro dell'epiciclo del pianeta giacesse sulla congiungente Terra-Sole; il fenomeno riceveva invece una spiegazione semplice e immediata nel sistema copernicano.

Per trovare accordo coi dati osservativi, l'astronomia antica era stata forzata in qualche caso a spostare il centro dei moti dal centro della Terra (eccentrici), in qualche altro (pur lasciando il centro del deferente che trasporta il pianeta coincidente col centro della Terra) a scegliere una velocità uniforme di rotazione del deferente non più rispetto al centro della Terra ma rispetto a un distinto punto equante. Copernico rifiutava questi accorgimenti come del tutto ingiustificati e illegittimi. Tuttavia, quando egli dovette rendere conto dei moti planetari da un punto di vista quantitativo, oltre che qualitativo, constatò l'impossibilità di riprodurre le osservazioni in termini di moti circolari percorsi a velocità costante. Si trovò così a sua volta costretto, contravvenendo alla prescrizione di semplicità che egli stesso si era data, a introdurre degli epicicli, seppure trascinati, nel suo sistema, su orbite concentriche col Sole anziché con la Terra.

Un aspetto particolarmente interessante del sistema copernicano è la sua rigidità: risultano infatti fissati l'ordine con cui si susseguono le orbite nonché le dimensioni relative di queste ultime; in altre parole, data la distanza dal Sole della Terra, si possono calcolare quelle di tutti i pianeti. Questi aspetti sono orgogliosamente sottolineati da Copernico nella Prefazione al De Revolutionibus, quando annuncia che, nel suo sistema, “…il cielo stesso risulta così collegato che in nessuna sua parte si può spostare qualcosa senza generare confusione delle altre parti e del tutto…”.

La rigidità del sistema copernicano lo rende in linea di principio confutabile; ciò vale, in particolare, per l'effetto di parallasse stellare che lo spostamento della Terra lungo la sua orbita dovrebbe produrre. L'assenza dell'effetto, che non fu visto neppure coi telescopi fino al 1837, giustifica la scarsa presa che la concezione copernicana ebbe inizialmente sugli astronomi. Tale assenza, in ogni caso, dilatava enormemente, rispetto alle idee correnti, le dimensioni dell'Universo.
Innovatore per quanto riguarda la geometria e la cinematica dei moti celesti, Copernico non lo fu altrettanto per quanto riguarda la loro dinamica: i moti circolari attorno al Sole restavano moti naturali per i quali non si richiedeva l'azione di una forza; le stesse orbite celesti erano per lui in realtà le sfere celesti della tradizione aristotelico-scolastica; tanto è vero che Copernico ritenne di dover attribuire alla Terra, oltre a quelli di rotazione e di rivoluzione, un terzo moto di precessione: infatti la sfera in cui è incastonata la Terra di per sé trascinerebbe nella sua rotazione l'asse terrestre, mutandone l'inclinazione nel corso dell'anno.

La rivoluzione copernicana sarebbe stata completata sulla base dell'opera successiva di Keplero, Galileo e Newton. Il primo, utilizzando dati osservativi di grande precisione raccolti da Tycho Brahe, stabilì che l'orbita di Marte era ellittica, estendendo poi il risultato agli altri pianeti, e rendendo così superflui i residui epicicli che erano apparsi necessari a Copernico. Il ruolo svolto da Galileo a favore del sistema copernicano è di duplice natura. Da un lato le sue scoperte astronomiche parlavano fortemente a sfavore della fisica e della filosofia aristotelica, e, in particolare, della concezione geocentrica dell'Universo: la Luna forniva un esempio di un corpo celeste “imperfetto”; il sistema di Giove quello di moti che non si svolgevano attorno alla Terra; le fasi di Venere quello di uno specifico moto che si svolgeva attorno al Sole. Dall'altro, con argomentazioni come quella che lo portò a enunciare in forma chiara un principio di relatività, appunto nel suo Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, tolemaico e copernicano, egli seppe neutralizzare l'argomentazione principe degli scolastici che un moto della Terra avrebbe dovuto produrre effetti riscontrabili. Sarebbe poi stato Newton a mostrare che la sua legge della gravitazione universale era necessaria e sufficiente a rendere conto anche delle altre due leggi per i moti planetari stabilite da Keplero, fornendo così un sostegno dinamico al punto di vista che non si limitava a considerare il sistema copernicano come un utile strumento, ma gli attribuiva una realtà fattuale.