Heliocentryzm -  to teoria na budowę Układu Słonecznego, według której w wersji historycznej Słońce znajduje się w środku wszechświata, zaś w jego współczesnym wydaniu w centrum Układu Słonecznego, a wszystkie planety, łącznie z Ziemią, je obiegają.

Teorie heliocentryczne tworzyli już starożytni Grecy. Prawdopodobnie było to fragmentaryczne odzwierciedlenie wiedzy astronomicznej kapłanów egipskich. Arystarch z Samos w III wieku p.n.e., twórca hellenistycznej szkoły astronomii, miał świadomość ruchu obrotowego Ziemi dookoła osi oraz dookoła Słońca, potrafił wyjaśnić zmianę pór roku, umieszczając Słońce w centrum świata. Rozumiał, że Słońce musi być większe od Ziemi, a gwiazdy bardzo od niej oddalone. Wiele jego teorii było bliższych rzeczywistości niż poglądy Ptolemeusza, które choć całkowicie fałszywe, przemawiały do znakomitej większości ludzi i były zgodne z codzienną ludzką obserwacją. Teorię Arystarcha zarzucono wobec wielkiego sukcesu obserwacyjnego teorii geocentrycznych, a zwłaszcza teorii Ptolemeusza, która obok znakomitej zgodności z doświadczeniem oferowała także łatwość pojęciową: Ziemia wg tej teorii znajdowała się w centrum wszechświata (zobacz: geocentryzm).

Mikołaj Kopernik w I rozdziale De Revolutionibus Orbium Coelestium (O obrotach sfer niebieskich) dokonał przeglądu wszystkich znanych wówczas teorii na temat ruchów planet, także teorii Arystarcha z Samos i poparł tę teorię nowymi obliczeniami uzyskanymi dzięki obserwacji i zastosowaniu bardziej rozwiniętej matematyki. Przewrót kopernikański w swojej istocie nie był więc nowym odkryciem, jak się wydaje wielu ludziom. Był jedynie nowym uzasadnieniem twierdzeń znanych od osiemnastu stuleci, nowym uzasadnieniem prawdy, zastąpionej przez fałszywe twierdzenie; „Ziemia środkiem wszechświata”; będące rodzajem pochlebstwa dla ludzkości. Przewrót dokonany przez Mikołaja Kopernika polegał na odwadze myślenia i przeciwstawienia się autorytetom i panującym fałszywym poglądom. Kopernik zainicjował powstanie nowożytnej nauki, która zdobyła świadomość, iż w nauce nie ma niepodważalnych twierdzeń - dogmatów, a każde poznanie powinno być weryfikowane. Oto istotna treść przewrotu kopernikańskiego.

Zgodnie z pierwotną koncepcją Kopernika planety poruszają się wokół słońca po okręgach. Kopernik zaproponował swój model, aby wyeliminować konieczność zakładania, że niektóre planety krążą po dodatkowych pętlach zwanych epicyklami. W ówcześnie obowiązującej, geocentrycznej teorii Ptolemeusza, zakładającej nieruchomość Ziemi znajdującej się w centrum układu słonecznego, teoria epicykli była niezbędna, aby uzgodnić ją z obserwacjami ruchu planet i słońca na niebie.

Paradoksalnie, pierwotna teoria Kopernika, zakładająca ruch planet po okręgach była niezgodna z obserwacjami i to w znacznie większym stopniu niż model Ptolemejski, co zmusiło Kopernika do zaadoptowania teorii epicykli. Co gorsza, aby uzgodnić wyniki obserwacyjne z teoretycznymi obliczeniami, Kopernik musiał założyć istnienie znacznie większej liczby epicykli niż było to w teorii Ptolemeusza, a mimo to, wciąż dawała ona znacznie mniej zgodne z doświadczeniem wyniki.

Stanowi to ciekawy metodologicznie przykład, w którym teoria naukowa bliższa prawdzie, dawała wyniki mniej zgodne z danymi eksperymentalnymi niż teoria błędna. Historia ta dowodzi, że zbyt szybkie odrzucanie teorii sprzecznej z wynikami eksperymentalnymi może czasami prowadzić na manowce, oraz że zgodność z doświadczeniem może być stosowana jako kryterium prawdziwości teorii fizycznej tylko wespół z innymi równie ważnymi kryteriami jak brzytwa Ockhama czy zasada logicznej spójności i inne.

Duńczyk Tycho de Brahe (1546-1601) dysponując najdokładniejszymi jak na owe czasy pomiarami, zaproponował model pośredni - stwierdził, że planety poruszają się po okręgach wokół Słońca, które z kolei porusza się po okręgu wokół Ziemi.

Na pomiarach Duńczyka oparł się także niemiecki astronom Johannes Kepler (1571-1630), który sformułował trzy Prawa Keplera. wg których ruch planet i Ziemi wokół słońca miał kształt elipsy. Kepler zaobserwował również, że planety nie poruszają się ruchem jednostajnym, ale zmiennym tzn., że w peryhelium (w pobliżu Słońca), planeta porusza się szybciej niż w aphelium (daleko od Słońca). Prawa Keplera w połączeniu z Zasadami dynamiki Newtona oraz z Ogólną teorią względności są uznawane do dzisiaj.

Ostatecznych naukowych dowodów na poprawność teorii heliocentrycznej dostarczył Galileusz, który dysponując teleskopem zaobserwował, że Merkury i Venus podobnie jak księżyc są widoczne w różnych fazach będących rezultatem oglądania ich w różnych położeniach względem Ziemi i Słońca.