Grci su još u III veku pre n. e. smatrali da Zemlja kruži oko Sunca, a među njima se isticao aleksandrijski astronom Aristarh (310–230. pre n. e.). Međutim, krajem starog veka usvaja se geocentrična slika svemira, koju podržava i crkva, i ona postaje neprikosnoveni i dogmatizovani sistem. Tek krajem prve polovine XVI veka poljski astronom Nikola Kopernik (1473–1543), utemeljivač moderne astronomije, objavljuje osnove heliocentričnog sistema u delu „O kruženju nebeskih tela” (De revolutionibus orbium coelestium, 1543). Umesto Ptolomejevog (grčki astronom iz II veka) geocentričnog sistema, prema kojem je Zemlja centar svemira, Kopernik je posle istraživanja koja je obavio po povratku sa višegodišnjih studija u Italiji, polazeći od teorije grčkih astronoma koji su smatrali da se Sunce nalazi u centru solarnog sistema i da se Zemlja i ostale planete kreću oko njega, uspostavio heliocentrični sistem. Ta ideja bila je u suprotnosti sa crkvenom naukom, koja je vekovima podržavala stav o Zemlji kao središtu svemira, zbog čega su mnogi njegovi sledbenici stradali kao žrtve inkvizicije. Katolička crkva je 1616. godine zabranila sva dela koja su se zasnivala na Kopernikovom učenju, a zabrana je skinuta tek 1757. godine.
Postavljanje Sunca u središnji položaj objasnilo je očito kretanje planeta u odnosu na nepomične zvezde i, naučno gledano, dovelo je do verovanja u mnogo veći svemir nego ranije, jer ako se Zemlja vrti oko Sunca, zvezde moraju da budu veoma daleko kad ne menjaju svoj položaj. Suština Kopernikovog sistema sadrži se u sledećim stavovima:
1. Planete se kreću ravnomerno po kružnim putanjama oko Sunca, ta kretanja su neprekidna i večna.
2. Poluprečnik Zemljine putanje oko Sunca zanemarljivo je mali prema poluprečniku vasione koja je sfernog oblika, kao što je i poluprečnik Zemlje neznatan u odnosu na poluprečnik njene putanje oko Sunca.
3. Prividno kretanje nebeskih tela, pa i Sunca, posledica je obrtanja Zemlje oko Sunca.
4. Godišnje prividno kretanje Sunca u odnosu na Zemlju posledica je obrtanja Zemlje oko Sunca, koja čini jedan obrt za vreme od jedne godine.
5. Pojava smenjivanja dana i noći uslovljena je obrtanjem Zemlje oko svoje ose i time što je Zemlja osvetljena sunčevom svetlošću.
Kopernik je svoje stavove dokazao merenjem daljina planeta u odnosu na Zemlju i u odnosu na Sunce, kao i merenjem njihovih perioda. Najznačajniji sledbenici njegove ideje bili su italijanski astronomi i matematičari Đordano Bruno (1548–1600), koga je inkvizicija katoličke crkve zbog takvog učenja spalila na lomači, i Galileo Galilei (1564–1642), koji je svojim otkrićima osigurao pobedu Kopernikovog heliocentričnog sistema. Naročito važnu ulogu u razvoju novog pogleda na svet imao je nemački astronom i fizičar Johan Kepler (1571–1630), koji je sa tri fundamentalna zakona o kretanju planeta dokazao Kopernikovu hipotezu o heliocentričnom sistemu. On je posle dugogodišnjeg posmatranja i analize kretanja Marsa i drugih planeta postavio tri zakona koji opisuju kretanje planeta oko Sunca:
1. Prvi Keplerov zakon: Planete opisuju oko Sunca eliptične putanje; u zajedničkoj žiži tih putanja nalazi se Sunce.
2. Drugi Keplerov zakon: Radijus-vektor Sunce–planeta u jednakim vremenskim razmacima opisuje jednake površine.
3. Treći Keplerov zakon: Kvadrati perioda obilaska planeta oko Sunca srazmerni su kubovima velikih poluosa njihovih putanja.