Kopernik sinh năm 1473. Khi lên mười, cha ông, một nhà buôn đồng giàu có và là một công dân được kính trọng ở Toruń, qua đời. Mẹ ông, Barbara Watzenrode, có lẽ đã chết trước cha ông và ít được biết tới. Người cậu đằng mẹ của Kopernik là Łukasz Watzenrode, một giáo sĩ và sau này là Giám mục ủy viên Địa hạt Giám mục Warmia, nuôi dạy ông và ba anh chị em ruột sau khi cha mẹ họ qua đời. Địa vị của ông chú đã giúp Kopernik có một nghề nghiệp trong nhà thờ, cho phép ông dành thời gian để nghiên cứu thiên văn. Kopernik có một người anh và hai chị em gái:

• Andrzej trở thành giáo sĩ ở Frombork
• Barbara trở thành một tu sỹ dòng thánh Benedict
• Katarzyna cưới một nhà buôn và là ủy viên hội đồng thành phố, Bartłomieja Gertnera

Năm 1491, Kopernik vào Học viện Kraków (hiện là Trường đại học Jagiellonian) có thể ông đã làm quen với thiên văn học lần đầu tiên ở đây, và được Wojciech Brudzewski dạy dỗ. Môn khoa học này nhanh chóng cuốn hút ông, như được ghi lại trong những cuốn sách của ông mà sau này những người Thụy Điển đã chiếm lấy làm chiến lợi phẩm vào thời kì "Potop" ("đại nạn Ba Lan") và mang về thư viện trường đại học Uppsala). Sau bốn năm ở Kraków, và một giai đoạn ngắn ở nhà tại Toruń, ông đến Ý, nơi ông học luật và y học tại các trường đại học ở Bologna và Padua. Ông chú Giám mục tài trợ chi phí cho việc học tập của ông và hy vọng ông cũng sẽ trở thành một Giám mục. Tuy nhiên, khi đang học luật giáo sĩ và luật dân sự tại Ferrara, Kopernik đã gặp nhà thiên văn học nổi tiếng Domenico Maria Novara da Ferrara. Kopernik tham dự các buổi thuyết trình của ông và trở thành học trò và người trợ tá của ông. Những quan sát đầu tiên của Copernicus được tiến hành năm 1497, cùng với Novara, chúng được ghi lại trong cuốn sách kinh điển của ông Về chuyển động quay của các thiên thể (De revolutionibus orbium coelestium).

Năm 1497 chú của Kopernik được phong chức Giám mục Warmia, và Kopernik được bổ nhiệm làm giáo sĩ ở nhà thờ Frombork, nhưng ông ở lại Ý để đợi Lễ kỷ niệm vĩ đại (Roman Jubilee) vào năm 1500. Kopernik đến Roma, nơi ông đã quan sát thấy một hiện tượng nguyện thực và giảng một số bài về thiên văn học và toán học.

Vì vậy ông chỉ có thể tới thăm Frombork vào năm 1501. Ngay khi vừa tới nơi, ông đã yêu cầu và nhận được giấy phép quay trở lại Ý để hoàn thành các nghiên cứu tại Padua (với Guarico và Fracastoro) và tại Ferrara (với Giovanni Bianchini), nơi ông nhận được bằng tiến sĩ luật giáo sĩ năm 1503. Người ta cho rằng chính Padua là nơi ông đã gặp những đoạn văn của Cicero và Plato về quan niệm cổ đại về chuyển động của Trái Đất, và từ đó hình thành trực giác đầu tiên về lý thuyết của chính mình trong tương lai. Những lần quan sát và những ý tưởng thích hợp cho lý thuyết của ông đã bắt đầu năm 1504.

Sau khi hoàn thành việc nghiên cứu, ông rời Ý đến sống và làm việc ở Frombork. Một khoảng thời gian trước khi quay trở lại Warmia, ông đã nhận được một vị trí ở Học viện Nhà thờ của Hội Thánh Linh (Holy Cross) ở Wrocław, Silesia, và ông đã từ chức này vài năm trước khi chết. Mặc dầu trong cả phần đời còn lại, ông đã thực hiện các quan sát và tính toán thiên văn nhưng chúng chỉ diễn ra trong giờ nghỉ và không được coi là nghề nghiệp của ông.

Kopernik đã làm việc nhiều năm với Nghị viện Phổ về cải cách triều đình và xuất bản một số nghiên cứu về giá trị tiền tệ; với tư cách Thống đốc Warmia, ông tách thuế và thương mại ra khỏi tư pháp. Chính lần này (bắt đầu năm 1519, năm sinh của Thomas Gresham là năm Kopernik tiến tới với một trong những sự lặp lại sớm nhất về lý thuyết được gọi là Luật Gresham. Trong những năm này, ông cũng phải đi lại nhiều để giải quyết các công việc hành chính và ngoại giao, cho Tổng Giám mục Warmia.

Năm 1514 ông viết Commentariolus — một bản viết tay ngắn nói về những ý tưởng của ông về những lý thuyết Nhật tâm - chỉ để trao đổi với những người bạn. Sau đó ông tiếp tục thu thập các bằng chứng cho một nghiên cứu chi tiết hơn. Trong thời gian chiến tranh giữa Quân kị sĩ Teutonic và Vương quốc Ba Lan (1519–1524) Kopernik đã bảo vệ thành công Olsztyn với cương vị chỉ huy các lực lượng hoàng gia bị bao vây bởi các lực lượng của Albert xứ Brandenburg.

Năm 1533 Albert Widmannstadt thực hiện nhiều bài diễn giảng ở Roma, giới thiệu phác thảo lý thuyết của Kopernik. Những bài giảng này được nhiều Hồng y giáo chủ quan tâm, trong đó có cả Giáo hoàng Clement VII. Tới năm 1536 lý thuyết của Kopernik đã hoàn thiện, và một số lời đồn đại về lý thuyết của ông đã đến tai những bậc trí thức trên toàn Châu Âu. Kopernik nhận được nhiều lời mời xuất bản từ nhiều nơi trên lục địa này.

Trong một bức thư đề ngày Roma, 1 tháng 11, 1536, Hồng y Nicola Schönberg xứ Capua đã yêu cầu Kopernik thông báo thêm về các ý tưởng của ông và muốn có một bản dành riêng cho hồng y; "Vậy thì, người có học thức, không muốn trở nên lạc lõng, Tôi yêu cầu ông trình bày thật rõ ràng khám phá của mình cho thế giới trí thức, và gửi tôi trong thời gian ngắn nhất những lý thuyết của ông về Vũ trụ, cùng với những bảng biểu và những thông tin liên quan tới vấn đề này." Một số người cho rằng bức thư này có thể đã khiến Kopernik lợi dụng nó để xuất bản (tác phẩm của ông), trong khi một số người khác cho rằng bức thư này cho thấy Nhà thờ muốn đảm bảo rằng những ý tưởng của ông phải được xuất bản.

Dù nhiều người yêu cầu, Kopernik vẫn trì hoãn việc xuất bản cuốn sách của ông; lý do chính có thể vì những lời chỉ trích đối với việc đưa ra công khai tác phẩm mang tính cách mạng này. Về vấn đề này, các nhà sử học về khoa học như Lindberg và Numbers nói rằng: "Nếu Kopernik thực sự có lo ngại về việc xuất bản cuốn sách, thì chính những phản ứng của các nhà khoa học chứ không phải của giới giáo sĩ khiến ông lo lắng. Một giáo sĩ khác trước ông - Nicole Oresme (một Giám mục) ở thế kỷ 14 và Nicholas xứ Cusa (một Hồng y giáo chủ) thế kỷ 15 - đã tranh luận một cách tự do về khả năng chuyển động của Trái Đất, và không có lý do để cho rằng việc ý tưởng này tái xuất hiện vào thế kỷ 16 có thể gây nên sự náo động tôn giáo."[1].

Vào năm 1539, Kopernik vẫn đang hoàn thành kiệt tác của mình (kể cả nếu ông không tin chắc rằng mình muốn xuất bản nó) khi Georg Joachim Rheticus, một nhà toán học vĩ đại người Wittenberg, tới Frombork. Philipp Melanchthon đã sắp xếp cho Rheticus tới thăm nhiều nhà thiên văn học và nghiên cứu cùng với họ. Rheticus đã trở thành một học trò của Kopernik và đã ở lại với ông nhiều năm, trong thời gian này ông viết một cuốn sách, Narratio prima, phác thảo các nét chính của lý thuyết. Năm 1542, dưới tên Kopernik, Rheticus xuất bản một luận văn về lượng giác học (sau này được thêm vào cuốn sách thứ hai cuốn Về các chuyển động (De revolutionibus)). Dưới áp lực mạnh mẽ của Rheticus, và thấy rằng thái độ đầu tiên của mọi người đối với tác phẩm của ông là khả quan, Kopernik cuối cùng đã đồng ý trao cuốn sách cho người bạn thân của ông là Tiedemann Giese, Giám mục xứ Chełmno (Kulm), để chuyển cho Rheticus in ở Nürnberg.

Truyền thuyết nói rằng bản in đầu tiên của cuốn Về những chuyển động đã được đặt vào tay Kopernik đúng vào ngày ông chết, vì vậy ông đã có thể vĩnh biệt opus vitae ("tác phẩm để đời") của ông. Có lẽ ông đã tỉnh lại sau khi bị đột quỵ-gây ra hôn mê, nhìn vào cuốn sách và chết êm ái. Kopernik được chôn tại nhà thờ Frombork. Những nỗ lực tìm kiếm xương cốt ông của các nhà khảo cổ học đã không mang lại thành công và mặc dù họ đã tìm thấy nhiều ngôi mộ đáng chú ý từ nhiều thời đại khác nhau. Ngày 3 tháng 10 năm 2005, các nhà khảo cổ học đã thông báo rằng vào tháng 8 họ đã tìm thấy xương sọ của Kopernik (xem Phần mộ dưới đây).