《天体运行论》（De Revolutionibus Orbium Coelestium）又名《试论天体运行的假说》是波兰天文学家哥白尼所著的一本讲述他自己的天文学说的著作。
题解1506年，哥白尼在回国任教士不久，开始写作《天体运行论》。1512年，哥白尼把他任职城堡西北角的箭楼建为自己的小型天文台，用自制简陋的仪器进行天文观测，计算、研究。他在《天体运行论》一书中所引用的27个观测数据，大部分是在这里记录下来的。在1514年5月，哥白尼写成了《天体运行论》，创立了“日心说”，推翻了“地心说”。1543年5月24日，《天体运行论》出版。由于哥白尼害怕引起各方面的攻击，他在书的序中写明将他的著作献给教皇保罗三世。他认为，在教皇的庇护下，《天体运行论》也许可以问世。除了这篇序之外，《天体运行论》还有另外一篇教士奥西安德尔写的前言。当时哥白尼重病在身，委托这位教士出版发行。奥西安德尔为使这书能安全发行，假造了一篇无署名的前言，说书中的理论不一定代表行星在空间的真正运动，不过是为编算星表、预推行星的位置而想出来的一种人为的设计。这篇前言在半个多世纪的时间里，骗过了许多人。
据说，1543年5月24日，垂危的哥白尼在病榻上见到了从纽伦堡寄来的《天体运行论》样书。他只摸了摸书的封面，便于1543年5月26日辞世了。
评价《天体运行论》出版后很少引起人们的注意。一般人不懂，而许多天文工作者只把这本书当作编算行星星表的一种方法。《天体运行论》在出版后七十年间，曾经遭到马丁·路德的斥责，但未引起罗马教廷的注意。后来布鲁诺和伽利略公开宣传日心说，危及了教会的统治，罗马教廷才于公元1616年把《天体运行论》列为禁书。
《天体运行论》的出版，正式创立了“日心说”。它是天文学上的一次革命，引起了人类宇宙观的重大变革。
恩格斯评价哥白尼的《天体运行论》：
自然科学借以宣布其独立并且好像是重演路德焚烧教谕的革命行为，便是哥白尼那本不朽著作的出版，他用这本书（虽然是胆怯地而且可说是只在临终时）来向自然事物方面的教会权威挑战，从此自然科学便开始从神学中解放出来。
W.海森伯评价哥白尼的《天体运行论》：
今天，我们甚至可以以更极端的形式说，“静止”一词是由地球静止着这个陈述来定义的，并且我们把相对于地球是不动的每一物体描述为静止的。如果对“静止”一词作如此理解——而这是普遍接受的意义——那么，托勒密是对的，哥白尼却错了。只有当我们沉思了“运动”和“静止”的概念，并把运动理解为至少是关于两个物体的关系的陈述，我们才能够把关系倒转过来，使太阳成为行星系的不动的中心并获得一个简单得多、也更统一的关于行星系的观点，后来牛顿充分评价了这种观点的阐明的力量。因此，哥白尼把一个全新的要素加到直接经验之上，我称这个要素为“自然定律的简单性”，而它与直接经验毫无关系。
聂文涛评价哥白尼的《天体运行论》：
这是对天体进行的一次完全的数学研究，或者称为纯粹的逻辑运算。哥白尼在《天体运行论》开篇就说：“不懂几何者禁止入内。”人类每一次最具有革命意义的进步，都是依靠科学家深邃的思考和逻辑运算，而所谓的观察则大多数只是对逻辑的检验。所以，调查统计的说服力是非常有限的。人类应该恢复对智力的信心而不仅仅是眼睛。
日心说确实不完全正确，但它与原来的地心说相比已经是一个很大的进步了。
日心说的正确在于认识到太阳系行星是围绕太阳运转的，是太阳系的中心。
但它的错误在于：
1、认为太阳是宇宙的中心。我们现在都知道太阳只是太阳系的中心，并不是宇宙的中心，它连银河系的中心都不是。
2、认为行星围绕太阳作匀速圆周运动。而事实上行星围绕太阳运动的轨道不是正圆而是椭圆，运行速率也会受到它与太阳之间的距离影响。
体例《天体运行论》共6卷。
第一卷论太阳居宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳运行。
第二卷论地球的自转，指出地球是绕太阳运转的一颗普通行星，它一方面以地轴为中心自转，一方面又循环着它自己的轨道绕太阳公转。
第三卷论岁差。
第四卷论月球的运行和日月食。
第五卷、六卷论水星、金星、火星、木星和土星五大行星。
精确在《天体运行论》（De revolutionibus orbium coelestium）中观测计算所得数值的精确度是惊人的。例如，他得到恒星年的时间为365天6小时9分40秒，比现在的精确值约多30秒，误差只有百万分之一；他得到的月亮到地球的平均距离是地球半径的60.30倍，和现在的60.27倍相比，误差只有万分之五。
出版的艰难由于托勒密的地心说在当时已经成为维持教会统治的神学理论基础，哥白尼深知发表日心说的后果，这样写到：“我清楚地知道，一旦他们弄清楚我在论证天体运行的时候认为地球是运动的，就会竭力主张我必须为此受到宗教裁判……”，“他们就会大叫大嚷，当即把我轰下台。”因此，哥白尼迟迟不愿意发表他的著作《天体运行论》。直到1539年春天，在德国青年学者雷迪卡斯（1514—1576年）和其他一些朋友的敦促下，哥白尼才同意发表。1541年秋天，雷迪卡斯把修改稿带到纽伦堡，请路德派的一位神学家奥幸德匿名撰写一篇前言，宣称“这部书不可能是一种科学的事实，而是一种富于戏剧性的幻想”。在这样的情况下，才于1543年3月出版，从写成初稿到出版，前后竞搁置了近“四个九年”。
