帕多瓦大学的医学专业有八名教授，其中不少是很有名望的学者。学制为三年，学习内容包括在著名医生指导下进行实习，然后是考试和毕业答辩，并根据考试和答辩成绩颁发毕业文凭。哥白尼并没有获得毕业文凭。他广泛地阅读了几个世纪以前的和当代的医学著作，并且把书本上学到的知识同自己在医院的观察进行了认真的比较。为了争取实践课考试及格，必须当一名实习生并在医院里实习一段时间。当时哥白尼使用过的医学课本保存下来了，在这些课本上哥白尼写了不少批注，记录他当时的意见和看法。起初他不加批判地接受别人传授的药方，但他后来通过医疗实践对这些药方进行筛选，进而得出了自己的结论。哥白尼在医学书的白边上记录的话，不仅有各种有趣的医学知识和其他各方面情况，也有他本人的批评和看法，譬如其中有这样一段话：“这要么是假的，要么是从未发生过的事，所以不能相信它是对的。”
哥白尼虽然在天文学方面实现了伟大革命，但他在其他领域却并没有突出成就。作为天文学家的哥白尼远远超过了作为一名医生的哥白尼，尽管当时人们说他在医学方面也取得了很大成就。
学习古典文学大师的著作成为当时一种普遍的时髦现象，哥白尼也卷入了这股潮流。通过阅读古典书籍，他的拉丁语知识更加丰富，也提高了拉丁语水平。人们对古典文学和古代艺术的追求，对希腊文学的兴趣也空前高涨起来。学会希腊语能给人增添许多光彩，并得到周围人的敬重。当时认为，最理想的是掌握三种古典语言：拉丁语、希腊语和希伯来语。哥白尼花费许多时间学习古希腊语，学习了希腊文学和希腊科学。他对菲洛拉奥斯和塞莫斯的阿里斯塔克的著作特别感兴趣，因为这些著作动摇了教会从公元2世纪以来一直承认和支持的托勒密的地球中心说。
在学习医学和语言时期，哥白尼还必须准备在费拉拉就读的法学博士考试。为什么哥白尼不在就读的帕多瓦或博洛尼亚大学攻读他的博士学位呢？哥白尼之所以选择费拉拉，是为了在举办仪式方面省去那些过多的开销，因为在费拉拉举办仪式的费用要比在帕多瓦和博洛尼亚低一些。在费拉拉熟人少，而在这种场合熟人是必须要宴请的。1503年5月31日，哥白尼参加了他一生中的最后一次考试。他首先宣读博士论文，然后从自己的科学监护人、学位授予人安东尼厄斯·莱夫图斯教授手中接过一本书，表示要把所学的知识永远铭记在心中。然后，学位授予人将这本书打开，以示考生迄今所学的知识是不够的，应该继续深入学习，以丰富所学知识。紧接着给哥白尼戴上一顶博士四角帽，同时把一枚象征思想和行为纯洁的金戒指戴到哥白尼的手指上。最后一项是象征和平与和睦的亲吻。考试委员会主席一般是由担任助理教务职位的主教担任，他用最庄重的语言对毕业文凭给予肯定。
哥白尼的这段学习生涯以获得教会法法学博士学位而宣告结束，这样他就履行了享受弗龙堡神甫会助学金所承担的义务。接受学位的仪式结束后，哥白尼返回帕多瓦继续学习医学。这时他有更多的时间用于医学、天文学和语言的学习，再也不用为学习法律而分心了。他可以更深入地钻研古代哲学家和天文学家的论著，更深入地推敲他们提出的观点。他亲手记下的一段笔记表明，他当时距自己天才的发现已经很近了。他的笔记中这样写道：“菲洛拉奥斯承认地球是动的，听人说，塞莫斯的阿里斯塔克也有这种看法……这是可信的。……但是，这种事情，只有敏锐的天才经过长期研究才有可能解决，因此……当时懂得行星运动理论的哲学家为数极少，多数人都隐藏起来了。如果说菲洛拉奥斯或毕达哥拉斯的某位信徒明白这一点，那他大概也没有向后人传播这种观点。因为毕达哥拉斯的信徒们遵守这样一条原则，即不通过书籍传播，也不向所有人说明这一哲学的全部秘密，仅仅透露给知心的朋友和亲人。”在哥白尼生活时期也一样，对这种观点的小心谨慎态度是必要的，因为这种观点是违背教会权威所支持的固定不变的世界观。在意大利学习期间，哥白尼耳闻目睹了公然冒犯教会学说的下场，这使哥白尼十分清楚自己发表不同理论可能带来的后果。他作为一个热爱生活的人，不想和那些遭难的人走一条路。另外，他还需要收集任凭谁也推翻不了的无可辩驳的证据和论据。而这需要时间，需要进行许多枯燥的研究工作。
在意大利生活期间，哥白尼进行了大量枯燥的计算，反复核算了各种历法。出于编制历法的需要，查找并记录了大量天文材料。在克拉科夫学院学习时期，哥白尼已经掌握了计算时间和推算日历的繁琐技术。在意大利大学学习期间，随着数学知识的增长，他进一步完善了自己的计算技术。哥白尼还必须了解埃及和中国的历法，其次是巴比伦学者，随后希腊人和埃及人也开始对星体发生兴趣。巴比伦人计算了行星运行中不同时期所用的时间，并把黄道带划分为黄道宫，对星体进行编组，发明了早期的天文仪器。埃及人把一昼夜划分为24小时，确定了一年的长度，提出了各月份的名称，并发明了计算时间用的滴漏。希腊人吸取了埃及人的经验，却不赞成他们有关太阳在行星中起中心作用的理论，也忽视了埃及人的一个观察结果，即金星和水星是围绕太阳旋转的。哥白尼在学习天文学历史时，没发现这些不一致甚至前后矛盾的现象。巴比伦的教士早就指出过：是太阳的力量使行星悬在空中不停的运动，并且影响着一年的四季变化和天气变化。公元前5世纪的希腊哲学家阿纳克萨戈拉也有过许多重要的天文学发现。
阿纳克萨戈拉曾经得出结论：月亮是被太阳照亮的一个黑暗的固有实体。对月食的解释也要归功于他。阿里斯塔克的著作曾经使哥白尼着迷，而正是这位阿里斯塔克说过，地球可能是围绕自己的轴心和太阳旋转的。巴比伦人塞洛伊科斯则认为，这两种运动都是被证明过的，是肯定的。这些最古老的理论要比此后直到哥白尼时代人们得出的所有理论都更加接近真理。然而，这些观点却被托勒密推翻了，他“定住了地球，转动了太阳”。他生活在公元2世纪，居住在亚历山大，是一位博学的天才，并掌握了十分丰富的百科知识。他在《伟大论》一书中阐述了自己的天文学理论。他在这本书中指出，天是球形的，而且是运动着的，而地球也是球体，却是不动的，地球悬挂在天的中心，太阳和行星都围绕地球旋转。托勒密的理论，作为符合圣经的理论，得到教会的支持，最后成为法定学说。任何人违背这一学说都可能引起最高宗教当局的暴怒。
在克拉科夫学院学习时，在沃伊切赫老师的指导下，哥白尼已经广泛地阅读了托勒密的著作。在那时他就发现当时的天文学理论存在许多矛盾和问题。当时他已经开始对亚历山大这位学者的正确性产生怀疑。后来，在博洛尼亚学习时，特别是在与诺瓦拉合作期间，哥白尼进一步深化了自己的这种看法。托勒密时代开始以来，先后有许多学者试图推翻他的学说，但在国际舆论方面，任何人也没有达到这一目的。中世纪阿拉伯学者和犹太学者也对托勒密的理论产生了怀疑。15世纪，库扎的尼古拉写道：“我们已经清楚，我们的地球也在动，虽然这是感觉不到的，只有同恒星作比较才能发现。”在另外一个地方他又写道：“地球围绕自己的轴心，由东向西，24小时旋转一周。此外，它还围绕一个和前一个轴心相垂直的轴线旋转。同样，星空和太阳也很驯服，各自作着两种运动。”15世纪，作为哥白尼直接先驱的最杰出的天文学家有：约翰·米勒·列告蒙坦、耶日·普尔巴赫、沃伊切赫，还有哥白尼的老师马里亚·迪诺瓦拉。当时他们都是天文学领域的创新者。他们找到了计算时间的准确方法，从而把天空变成了一只完美的表。以天体运动为基础，通过自己的观察来确定时间。在人类设计出带秒针的机械表以前，他们的“天文钟”是最精确的。
普尔巴赫的学生约翰·米勒·列告蒙坦是天文学界的一位才子，11岁进入莱比锡大学学习。列告蒙坦15岁时当了腓特烈三世皇帝的宫廷占星学家，许多国务活动家都采信他提出的占星学意见。他在纽伦堡辛勤地工作了许多年，非常精确地绘制了行星的日常位置图。迪亚斯、哥伦布以及达·伽马利用这些图表才得以安全远航。
马里亚·迪诺瓦拉把列告蒙坦看成是自己的老师。他特别强调实验和观测的重要性，他像克拉科夫学院的沃伊切赫老师一样，帮助哥白尼确立了这样一种信念，即必须对原有的理论进行筛选，不能轻易相信任何学说。哥白尼同马里亚·迪诺瓦拉老师一道进行了天文观测，这些观测使他更加相信太阳中心说的正确。
哥白尼在离开祖国近七年之后，于1503年秋天回到波兰。正值波兰国王齐格蒙特统治时代的前夜，哥白尼回到了波兰，并成为波兰复兴的黄金时代的最大骄子。