Все эти положения подробно аргументируются, а доводы Аристотеля и других геоцентристов подвергаются критике. Например, Коперник сначала доказывает, что расстояние между планетами и Солнцем ничтожно по сравнению с расстоянием до неподвижных звёзд, и этот факт он использует для доказательства суточного вращения Земли — ведь если Земля неподвижна, то суточный оборот совершает сфера звёзд, а тогда, с учётом её удалённости, придётся приписать звёздам немыслимую скорость. Вывод о чрезвычайной удалённости звёзд помог Копернику решить ещё одну проблему. Если Земля совершает движение вокруг Солнца за год, то должны существовать годичные параллаксы звёзд: конфигурация созвездия должна меняться с периодом в один год. Однако этого явления во времена Коперника никто не наблюдал. Коперник пояснил, что раз расстояния до звёзд намного превосходят радиус земной орбиты, то годичные параллаксы оказываются слишком незначительными, чтобы их можно было измерить. Аналогичный ответ на тот же вопрос давал и Аристарх Самосский в III веке до н. э. Надёжно зафиксировать параллакс удалось только в 1838 году.

В ряде рассуждений Коперника усматривается зарождение новой, неаристотелевой механики. Примерно в тех же выражениях, как позднее Галилей, он формулирует принцип относительности движения: «Всякое изменение места происходит вследствие движения наблюдаемого предмета, или наблюдателя, или, наконец, вследствие неодинакового перемещения того и другого… При движении корабля в тихую погоду всё находящееся вне его представляется мореплавателям движущимся, как бы отражая движение корабля». При этом Коперник близко подходит к закону инерции, указывая, что падающие тела и прилежащие слои атмосферы участвуют в движении Земли, хотя никакие силы это движение специально не поддерживают (механика Аристотеля не признавала движения без поддерживающих сил). Коперник даёт одну из первых формулировок закона всемирного тяготения: «По-видимому, тяжесть есть не что иное, как естественное стремление, которым Творец Вселенной одарил все частицы, а именно — соединяться в одно общее целое, образуя тела шаровидной формы. Вероятно также и то, что Солнце, Луна и прочие планеты одарены таким же свойством».

Модель Коперника позволила автору впервые в истории астрономии рассчитать с хорошей точностью расстояния от Солнца до планет:

Коперник дал также оценку размеров Солнца и Луны, указал верное значение периода обращения Меркурия вокруг Солнца: 88 дней.

Недостатки теории Коперника

С современной точки зрения, модель Коперника недостаточно радикальна. Все орбиты в ней круговые, движение по ним равномерное, так что для согласования с реальными наблюдениями пришлось сохранить искусственные птолемеевы эпициклы — правда, их стало несколько меньше. Представлению о Солнце как о рядовой звезде (уже в конце XVI века его отстаивал Джордано Бруно) и оценкам истинных масштабов Вселенной также ещё предстояло созреть.

Механизм вращения планет Коперник оставил прежним — вращение сфер, с которыми связаны планеты. Но тогда ось Земли в ходе годичного вращения должна поворачиваться, описывая конус; чтобы объяснить смену времён года, Копернику пришлось ввести третье (обратное) вращение Земли вокруг оси, перпендикулярной эклиптике; этот же механизм Коперник использовал для объяснения причины предварения равноденствий.