Формально Коперник должен был изучать в Болонье право. Этого хотел его опекун Лукаш Вацен-роде, епископ Вармийский, такова была воля и Вармийского капитула. Однако Коперник ехал в Италию с желанием изучать не только юридические науки. Коперника не покидали сомнения в правильности теории Птолемея, вполне возможно, что его занимала мысль о Солнце, как о центре Вселенной. Об этом свидетельствует факт, что, отправляясь учиться в Болонью, он захватил с собой основные труды по астрономии, приобретенные в Кракове.
Болонский университет, основанный еще в 1119 году, был, пожалуй, самой известной в Европе школой права, сюда съезжались отовсюду будущие политические или церковные деятели. О церковной карьере для своего племянника мечтал, вероятно, и Лукаш Ваценроде, который выдвинул его в каноники Вармийского капитула сразу же после возвращения Николая Коперника из Кракова в Вар-мию в 1495 году. Однако стремления к церковной карьере были чужды будущему реформатору астрономии. Он приехал в Болонью изучать юридические науки, ибо другим путем ему не удалось бы проникнуть в сокровищницу гуманизма, какой была в то время Италия. О том, однако, что право мало интересовало Коперника, свидетельствуют его более чем скромные успехи в изучении юридических наук в 1496-1500 годах. Главным его желанием было, как он сам заявлял, изучение трудов античных писателей и философов с целью найти в них представления о строении мира, отличные от теории Птолемея.
Однако Коперник не ограничился одним лишь изучением трудов древних ученых и философов. Сомневаясь в правильности некоторых деталей теории Птолемея, Коперник начал вести соответствующие наблюдения.
Вскоре после приезда в Болонью Коперник познакомился с Доменико Повара, профессором астрологии Болонского университета. Знакомство молодого студента-юриста из Кракова со значительно более старшим итальянским астрономом и астрологом вскоре перешло в тесную дружбу. Повара не был, да и не мог быть, учителем Коперника, ибо к вынесенному Коперником из Кракова знанию он был в состоянии добавить очень немногое. Изучение астрономии и астрологии было поставлено в Болонье несравненно хуже, чем в Кракове. Зато Новара мог побудить Коперника заняться астрономическими наблюдениями. Одно из таких наблюдений сыграло чрезвычайно важную роль в формировании научных взглядов Коперника как создателя гелиоцентрической системы.
Наблюдения касались Луны. Дело в том, что согласно теории Птолемея Луна во время квадратур должна находиться в два раза ближе к Земле, нежели во время новолуния или полнолуния, иными словами - диаметр лунного диска должен быть в два раза больше. 9 марта 1497 года как раз представился случай, чтобы проверить правильность утверждения Птолемея, ибо в этот день вблизи первой четверти лунный диск закрыл яркую звезду Альдебаран (а Тельца). К этому наблюдению Коперник тщательно подготовился и провел его очень внимательно. Это было первое выполненное им научное астрономическое наблюдение. Оно полностью подтвердило его предположение, что Птолемеем была совершена принципиальная ошибка.
Как показало наблюдение Коперника, расстояние до Луны, когда она находилась в квадратуре, оказалось почти таким же, как во время новолуния или полнолуния. Итак, теории Птолемея был нанесен первый удар, весьма серьезный, свидетельствовавший о несоответствии теории с фактами.
Сомнения Коперника усилились не только в правильности теории Птолемея, но он мог прийти к убеждению, что наступило время построить новую достоверную теорию строения мира, соответствующую наблюдаемым фактам, теорию, согласно которой в центре мира находится Солнце. Надлежало детально ее разработать, подобно тому, как это сделал в Альмагесте Птолемей, т.е. сочинить труд, излагающий всю астрономию в новом подходе. Но для этого нужно было приобрести широкие познания, а также изучить греческий язык, чтобы читать античных авторов в оригинале.
Коперник делил свое время между изучением юридических наук и занятиями, посвященными поискам истины о строении мира. В годы учения в Болонье Коперник постоянно поддерживал близкий контакт с Доменико Новара и много читал. Он познакомился с трактатом Пико делла Мирандола, выступавшим против астрологии, и другими выпущенными в то время в Италии книгами, углубил начатое в Кракове изучение произведений Платона. Всюду он искал подтверждения своей гипотезы о том, что центром мира является не Земля, а Солнце.
Юридическими науками Коперник занимался лишь урывками. Миновал трехлетний срок обучения, установленный Вармийским капитулом, а учеба не была завершена. В юбилейном 1500-м году
Коперник прибыл в Рим, где, вероятно, в римской курии проходил практику по церковному праву. Однако астрономии он не оставлял. По мере возможности вел наблюдения Солнца и звезд, а в ночь с 5 на 6 ноября 1500 года наблюдал в Риме затмение Луны. Согласно традиции, основанной на высказывании Рэтика, принято считать, что он читал лекции по астрономии в Римском университете. Однако прямых доказательств тому нет, так что это известие скорее следует отнести к легенде.
В 1501 году Коперник должен был ненадолго вернуться в Польшу, в Вармию, с тем, чтобы отчитаться перед капитулом и получить разрешение снова выехать в Италию для завершения университетского образования. Вармийский капитул в конце концов согласился удовлетворить эту просьбу, а Коперник обязался закончить изучение права и заняться медицинскими науками. В этом же году он вернулся в Италию, на этот раз в Падую, где принялся за изучение медицины, а ученую степень доктора канонического права получил в 1503 году в Ферраре.
Во время учебы в Падуе он познакомился с книгой Джордже Баллы родом из Пьяченцы, изданной в 1501 году, своеобразной энциклопедией почти всех наук, но главным образом - математики, естественных наук и медицины. В этой книге Коперник обнаружил высказывания Плутарха о взглядах Филолая, утверждавшего, что Земля, подобно Солнцу и Луне, обращается вокруг центрального огня. Из этой же книги он узнал о теориях Экфанта и Гераклида Понтийского, а также о тезисе Аристарха относительно обращения Земли вокруг Солнца.
Сведения эти были достаточным основанием для того, чтобы после ознакомления с теорией Птолемея, изложенной в Эпитоме Региомонтана, приступить к разработке новой теории строения мира.