Han udgav sin heliocentriske model af solsystemet i 1543 i sin bog "De Revolutionibus Orbium Coelestium" (om revolutionerne på de himmelske sfærer). Selvom hans model ikke var perfekt og senere raffineret af andre, var den en betydelig afvigelse fra den herskende geocentriske model af Ptolemy, der placerede Jorden i centrum af universet.