Binlerce yıl boyunca insanların büyük çoğunluğu, Dünya'nın evrenin merkezinde hareketsiz durduğuna ve Güneş, Ay, gezegenler ve yıldızların onun çevresinde döndüğüne inandı. Bu görüş, gündelik deneyimle son derece uyumluydu. Ayaklarımızın altındaki toprak hareket etmiyor gibi görünür ve Güneş her sabah doğudan doğup akşam batıdan batar. İkinci yüzyılda İskenderiye'de yaşayan gökbilimci Batlamyus, bu Dünya merkezli evren modelini ayrıntılı matematiksel hesaplamalarla geliştirdi. Batlamyus'un modeli, yaklaşık bin dört yüz yıl boyunca gökbilimin temel çerçevesi olarak kabul gördü.

Ancak Dünya merkezli model, bazı gözlemleri açıklamakta zorlanıyordu. Bunların en önemlisi, gezegenlerin gökyüzündeki tuhaf hareketleriydi. Gezegenler, yıldızların arasında genellikle aynı yönde ilerler. Ancak zaman zaman yavaşlar, durur, bir süre geriye doğru hareket eder ve sonra yeniden eski yönlerinde ilerlemeye devam eder. Batlamyus, bu geri hareketleri açıklamak için gezegenlerin büyük çemberler üzerinde dönen küçük çemberler boyunca hareket ettiğini öne sürdü. Zamanla gözlemler hassaslaştıkça model, çemberlerin üzerine eklenen yeni çemberlerle giderek daha karmaşık hâle geldi.

On altıncı yüzyılın başında Polonyalı bir din adamı ve gökbilimci olan Nikolaus Kopernik, bu karmaşık sisteme alternatif olarak çok daha yalın bir model önerdi. Kopernik'e göre evrenin merkezinde Dünya değil, Güneş bulunuyordu. Dünya, diğer gezegenler gibi Güneş'in çevresinde dönüyordu. Ayrıca Dünya her gün kendi ekseni etrafında da dönüyordu. Güneş'in, yıldızların ve gezegenlerin gökyüzündeki günlük hareketi, aslında Dünya'nın kendi ekseni etrafındaki dönüşünün bir yansımasıydı.

Kopernik'in modeli, gezegenlerin geri hareketlerini çok daha doğal bir biçimde açıklıyordu. Bu hareketler, Dünya'nın Güneş çevresinde daha hızlı dönen bir iç gezegen olarak dış gezegenleri zaman zaman geride bırakmasından kaynaklanıyordu. Bu durum, otoyolda daha yavaş giden bir aracı sollayan bir arabadan bakıldığında, yavaş aracın bir süreliğine geriye doğru gidiyormuş gibi görünmesine benzer. Kopernik'in modeli ayrıca gezegenlerin Güneş'e olan uzaklıklarının sıralanmasını ve karşılaştırılmasını da mümkün kılıyordu.

Kopernik, düşüncelerini uzun yıllar boyunca yalnızca küçük bir çevreyle paylaştı. Görüşlerinin yerleşik inançlarla çelişmesi nedeniyle tepki görmekten çekindiği düşünülür. Ana eseri ancak 1543 yılında, ölüm döşeğindeyken yayımlandı. Anlatılara göre kitabın basılmış ilk kopyası, ölmek üzereyken eline ulaştırıldı. Kitabın önsözüne, Kopernik'in bilgisi dışında başka biri tarafından, modelin gerçeği değil yalnızca hesaplamaları kolaylaştıran bir varsayımı temsil ettiğini belirten bir not eklenmişti.

Kopernik'in modeli ilk yıllarda geniş bir kabul görmedi. Bunun önemli bir nedeni, modelin Batlamyus'un modelinden çok daha doğru öngörüler sunmamasıydı. Kopernik, gezegenlerin kusursuz daireler üzerinde hareket ettiği düşüncesine bağlı kalmıştı. Bu nedenle o da gözlemlerle uyum sağlamak için bazı küçük çemberler eklemek zorunda kalmıştı. Ayrıca Dünya'nın hareket ettiği düşüncesi, dönemin fizik anlayışıyla çelişiyordu. Eğer Dünya hızla dönüyorsa, havaya atılan bir taşın neden geride kalmadığı ya da insanların neden uzaya savrulmadığı sorulabilirdi.

Kopernik'in başlattığı devrimin tamamlanması, onun ölümünden sonraki yüzyılda yaşayan bilim insanlarının çalışmalarıyla mümkün oldu. Danimarkalı gökbilimci Tycho Brahe, teleskop öncesi dönemin en hassas gezegen gözlemlerini yaptı. Brahe'nin asistanı olan Alman gökbilimci Johannes Kepler, bu gözlemleri kullanarak gezegenlerin daireler yerine elips biçimli yörüngelerde hareket ettiğini gösterdi. Bu düzeltmeyle birlikte Güneş merkezli model, gözlemlerle mükemmel bir uyum sağladı.

Galileo'nun teleskopla yaptığı gözlemler de modelin lehine güçlü kanıtlar sundu. Galileo, Jüpiter'in çevresinde dönen dört uydu keşfetti. Bu keşif, her şeyin Dünya'nın çevresinde dönmediğini açıkça gösteriyordu. Galileo ayrıca Venüs'ün, Ay gibi evreler geçirdiğini gözlemledi. Bu evrelerin tamamı, ancak Venüs'ün Güneş'in çevresinde dönmesiyle açıklanabiliyordu. Son olarak Newton'ın kütle çekimi yasası, gezegenlerin neden Güneş'in çevresinde döndüğünü fiziksel olarak açıklayarak devrimi tamamladı.

Kopernik devrimi, yalnızca gökbilimde değil, insanlığın kendine bakışında da derin bir değişikliğe yol açtı. Dünya'nın evrenin merkezi olmadığını, Güneş'in çevresinde dönen gezegenlerden yalnızca biri olduğunu kabul etmek, insanın evrendeki yerine ilişkin köklü inançları sarstı. Bu nedenle Kopernik devrimi ifadesi, bugün herhangi bir alanda yerleşik düşünceleri kökten değiştiren büyük dönüşümleri anlatmak için de kullanılmaktadır.