第一卷是全书的精髓。哥白尼论述了“日心学说”的核心问题，即地球的运动及其在宇宙中的位置。他正确地阐述相对运动的概念，提出日月星辰的周日运转是地球自转所引起的视运动。他有力地批驳了“地心学说”。哥白尼还排列出“天球”的次序，他由长期的行星观测结果，正确地排列出它们和地球绕太阳运转轨道的顺序。书中刊载了一张运行图，它标志着人类认识宇宙的一次飞跃。第一卷的最后详细讲解了球面三角学的基础知识。
这本书的第二卷论述了地球的三种运动(自转、公转和赤纬运动)所引起的一系列现象，后半部分哥白尼讲述了恒星方位与亮度的测定及星表的编制。
第三卷主要论述岁差现象，他提出岁差是由地球自转轴方向的变化引起的。因为这个现象很复杂，他用一些图形来阐明自己的理论。
第四卷中哥白尼专门讨论月球的运动。哥白尼很重视对月球的研究，他已认识到月球的运动与地心有最密切的关系。哥白尼对月球的观测比前人精确得多。
书中占最大篇幅的第五卷和第六卷都是论述行星的运动的，第五卷讨论行星的经度行度，第六卷讨论它们的纬度行度。
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