公元1503年秋天，哥白尼回到弗龙堡神甫会。哥白尼的哥哥安杰伊也带着博士学位证书从罗马回到了波兰。兄弟俩必须把自己在国外的学习情况向神甫会作详细汇报，并且要出示证据，说明自己作为享受助学金者履行学习义务的情况。不久，他们又到利兹巴克拜访了担任瓦尔米亚主教的舅舅，对舅舅多年的关心和帮助表示感谢。担任神职为他们带来的收入，不仅可以满足各种生活需要和正当的娱乐需求，还能有些积蓄。为了向慷慨的舅舅表示感激之情，他们意识到应该还债了。瓦兹洛德舅舅需要的不是钱，需要的是信得过、忠诚和富有聪明才智的顾问。舅舅的选择目光从一开始就落到了尼古拉身上。舅舅对尼古拉的评价是比较高的，对他更加信任。从此以后，尼古拉就一直留在舅舅身边，一直到1512年舅舅去世。而安杰伊因身染痼疾，为了治病，又重返意大利。他患的大概是麻风病，也可能是在意大利染上的花柳病。在意大利的治疗没有取得预想的效果，他的脸也因病变得很丑陋。无法治愈，只好又带着这种病返回波兰。神甫们害怕自己受传染，于是把安杰伊开除神甫会。在当时，麻风病被看成是一种令人恐怖的疾病，患这种病，被认为是上帝的安排，是天命所定。安杰伊肯定是在孤独之中死去的，只有他的兄弟和最亲的亲人看望了他。
乌卡什·瓦兹洛德主教向弗龙堡神甫会提出自己的愿望，希望解除他在主教区首府坐班办公的义务，并任命尼古拉·哥白尼担任他的随从神甫和医生。1507年1月，神甫会通过了有关哥白尼薪俸的决定。由于负责主教的健康，他每年可领取15个格利夫那。然而，哥白尼不仅是舅舅的保健医生，也是舅舅的秘书、顾问和心腹。舅舅常常把最复杂和最棘手的问题交给他去处理。为瓦尔米亚主教这样高贵的人物担任保健医生，这使哥白尼成了王属普鲁士地区最有名气的医生之一。他乐于为所有患者治病，不管其贫富和门第如何。他关心穷人的疾苦，免费为他们看病，有时甚至还主动送药给他们。与此同时，也有许多知名人士慕名到哥白尼这里求医。请哥白尼治病的知名人物，除舅舅外，还有瓦尔米亚主教的继承人法比安·泰廷格·卢兹扬斯基、著名的人文主义者扬·丹蒂谢克、海乌姆诺主教蒂德曼·吉斯。哥白尼也曾试图把哥哥从可怕的疾病中拯救出来。哥白尼作为一名医生的声望已经超出瓦尔米亚地区，甚至也超出了王属普鲁士的疆界。他曾多次被请到格但斯克和奥尔什丁去给人看病。各式各样的名人、权贵不止一次地向神甫会提出请求，希望聘用这位医术高超的医生。十字骑士团的前大首领也请哥白尼治过病。直到哥白尼临终前不久，普鲁士大公阿尔布雷希特一直是接受哥白尼治疗的患者。阿尔布雷希特大公曾经向弗龙堡神甫会提出请求，希望能把哥白尼派到大公的首府克鲁莱维茨去。为了给自己患病的朋友普鲁士大公看病，70岁的医生天文学家哥白尼不得不乘马车奔波往返。
行医期间，哥白尼不断丰富自己的医学知识，从他购买的医学书籍中可以看到这一点。17世纪20年代瑞典和波兰战争期间，根据瑞典国王古斯塔夫·阿道尔夫的命令，瑞典人从弗龙堡劫走了哥白尼的大部分医学藏书。哥白尼虽然对医学理论有很大兴趣，但他自己却没有撰写任何医学论文。留下来的仅仅是他亲手批注和记有一些药方的医学书籍。
舅舅乌卡什·瓦兹洛德需要哥白尼作他的医生，但首先是作他的顾问和同事。乌卡什主教是一位有学问的人，同时也是一位成熟的和富有热情的政治家。哥白尼留学回来的时候，普鲁士的政治局势正十分复杂，在这种情况下，瓦尔米亚主教区管理人的处境就更加艰难，他管理的地区对波兰来说无论从经济角度，还是从战略角度看都是很重要的。
哥白尼来到舅舅身边的时候，正是这位有雄心的地区管理人不顺利的时候。瓦尔米亚像一座半岛一样，三面被十字骑士团国家所包围。来自十字骑士团的威胁明显加剧，骑士团的大首领弗里德里希·萨斯基破坏《托伦和约》的规定，拒绝向波兰统治者宣誓效忠，并要求把王属普鲁士并入骑士团领地。这期间罗马——德意志国王，后来的皇帝马克西米连一世企图把格但斯克和埃尔布隆格的司法权和税收权交给德意志帝国掌管。
哥白尼同舅舅一道参加了反十字骑士团的活动，这使十字骑士团从哥白尼出现在利兹巴克的头几年就开始注意他了。威廉·冯·艾森贝格尔在一篇嘲讽瓦尔米亚主教的文章中丝毫也没放过主教的这位外甥。
1504年的新年，哥白尼是伴随舅舅和神甫扬·斯库尔泰蒂一起度过的，他们参加了在马尔堡市政厅举行的普鲁士各界代表会议。会议持续了4天，国王的特使参加了会议，特使要求普鲁士各界派使臣到彼得库夫，在1504年1月21日举行议会会议期间向国王宣誓效忠。时间已经不多了，到彼得库夫去的路程还要花费几天时间。瓦兹洛德主教领导的普鲁士各界还有许多具体事情要做，由于缺少小城镇代表，还要再召开一次扩大的代表会议。于是在1月18日又在埃尔布隆格召开了一次代表会议。瓦兹洛德主持了这4天会议。有文件证明，哥白尼也参加了这次会议。这次会议作出了许多对该地区具有重要意义的决定。时间如流水，流逝很快，要准备一个代表团到彼得库夫议会去宣誓效忠已经来不及了。于是决定派两名普鲁士贵族作为特使去说明推迟宣誓效忠的原因，并请求国王亲自驾临普鲁士，了解当地的各种急迫问题，实施改革。代表会议期间，详细讨论了货币问题，这个问题肯定会引起哥白尼的兴趣。哥白尼后来在这个问题上花费了很大精力，提出了一个货币改革方案。代表会议决定限制十字骑士团和其他投机者伪造的普鲁士高面值货币的流通，为此严禁金匠铸造这种货币。会议结束的前一天，哥白尼同舅舅一道去了一次格但斯克，参加了一位主教的外甥女的婚礼，这是紧张工作的1504年的一次短暂休憩。
随后有两个月，哥白尼参加了紧张的迎接国王的筹备工作。当时的整个普鲁士，甚至整个波兰都注视着哥白尼的故乡托伦，因为国王来访的主要仪式要在那里举行。1504年3月21日，瓦兹洛德主教从利兹巴克来到托伦。哥白尼如果不是为督办筹备工作提前到了托伦的话，就是陪同舅舅一起去的。国王亚历山大·雅盖隆奇克偕夫人海莱娜王后于4月2日来到托伦。
伴随国王和一些杰出政治家巡视王属普鲁士，这使哥白尼有机会直接接触该地区最重大的问题，并了解了它们的解决办法。这3个月，哥白尼了解了王属普鲁士的重要法律和制度情况，也明确了全国的利益所在。这使他认识到，同波兰保持和加强不可动摇的联系是重要的和必要的。从普鲁士最大城市居民的进贡活动中，哥白尼看到了波兰国王的威严。1504年底，哥白尼参加了普鲁士各界代表大会和其他各种会议，这些会议讨论了国王的访问结果，并且制订了今后的政策和行动方针。自此之后，哥白尼多次参加此类会议，成了普鲁士各地区和各城镇代表之间讨论和争吵的见证人。
哥白尼在陪同国王巡视王属普鲁士期间，不得不在整顿普鲁士的内部秩序上花费许多精力，主要是解决有关行政、司法和治安方面的问题。瓦尔米亚主教对普鲁士内政有着决定性的影响，而哥白尼作为主教的助手，也有很大发言权。1506年8月20日至9月25日，普鲁士各界在马尔堡举行了一次重要的代表大会，以安杰伊·鲁扎·博雷绍夫斯基为首的钦差大臣们参加了大会。哥白尼不仅参加了这次大会，而且参加了大会的筹备工作。会议开了几周之后，于9月18日通过了所谓普鲁士法规，这是一种类似地方法规的东西。当时格但斯克的代表对这个法规提出了尖锐的批评，他们认为这个法规在司法权问题上限制了城市的独立性，因为法规提出，对各城市作出的判决不服，可向计划设在马尔堡的国家最高法院提出上诉。十字骑士团大首领弗里德里希·萨斯基大公的特使幸灾乐祸地倾听着普鲁士各界代表之间的争吵，因为他们希望推翻《托伦和约》，并把王属普鲁士的大部分地区划为骑士团国家的领地。1506年8月19日，正当代表大会快闭幕的时候，国王亚历山大·雅盖隆奇克过早地去世了。通过这次代表大会，哥白尼不仅了解了该地区的各种关键问题，也了解了普鲁士贵族、各城市以及神职人员之间的利害冲突。他亲身感受到，十字骑士团对瓦尔米亚怀有野心。他亲眼看到，一方面是各界之间正在无休止地争吵，另一方面是狡诈的十字骑士团正伺机反扑，企图再度夺回半个世纪前摆脱了他们统治的地区。哥白尼从这些事实中得出的结论一定是不愉快的。
哥白尼除了处理公事以外，还要帮舅舅处理私事，并成功地调解了瓦尔米亚主教和格但斯克市民之间的冲突。这场冲突是因为一块封地引起的。
最后一段时期，哥白尼同舅舅的关系不大融洽。1510年秋，哥白尼离开利兹巴克，搬回自己在弗龙堡的住处，并在那里度过了30多年。独断专行的主教舅舅和外甥之间发生了什么事呢？大概发生过争吵，但在什么问题上出现了分歧，后来很难推断。大约在1512年3月23日，瓦兹洛德主教在温奇查突然患病，而且病得很重。3月26日被送回故乡托伦。3月29日为他做了弥撒，并由海乌姆诺主教扬·科诺帕茨基为他举行了临终涂油仪式。当时还派人去请了一些最优秀的医生来给他看病，其中包括哥白尼。但当舅舅的遗体下葬的时候，哥白尼才赶到。乌卡什·瓦兹洛德主教去世了，终年64岁。葬礼是4月2日在瓦尔米亚主教所在地——弗龙堡举行的。
20年来，舅舅一直像哥白尼的亲生父亲一样。虽然他同哥白尼之间发生过冲突，但他的死不能不对哥白尼产生巨大影响。舅舅曾竭力把自己的意志强加给哥白尼，但他的用心是好的，他一直在履行着抚养者和庇护人的义务。舅舅死后，哥白尼的一切就只能依靠自己，必须完全自食其力。虽然哥白尼还有一位哥哥，但哥哥身患不治之症，已经被瓦尔米亚神甫会开除了。
哥白尼作为瓦尔米亚神甫会的成员，必须承担神甫会交给他的许多行政义务。早在舅舅身边的时候，他就接触了神甫会的事务，到弗龙堡长期定居后，需要承担的义务就更多了。1510年至1516年期间，他担任过许多行政职务，履行了许多行政义务，但并没得到额外报酬。1510年11月8日，神甫会选举哥白尼担任视察员，对神甫会在奥尔什丁和皮耶宁日诺佃户区的财产管理工作进行督察。1511年1月初，哥白尼同自己的同事法比安·卢兹扬斯基一道在奥尔什丁进行了视察，收缴了一部分应上缴神甫会的钱款带回弗龙堡。从1510年11月到1513年11月，哥白尼担任很高的负责职务——神甫会办公厅主任。根据这项职务的要求，他负责编写给波兰国王和十字骑士团的信件，为各种正式文件加盖印章，监督神甫会的帐目。1512年还管理过食品供应问题，即负责监督各面包厂、啤酒厂和磨坊的工作，以及神甫们日常食品的分配工作。此外，农村向神甫会缴纳的钱款也由哥白尼负责接收。由于公正地履行了这些义务，1516年11月8日他被选为任期3年的神甫会财产管理人。担任这些行政、经济职务，使他对经济问题有了实际的了解，这对他成为神甫会经济和财政改革者起了重要作用。作为瓦尔米亚神甫会的神甫，哥白尼有权，甚至有义务参加一年召开几次的神甫会例会和其他特别会议。会议涉及的内容多半是神甫会的财产问题、选举新神甫等人事问题以及住房分配问题。新主教也由神甫会负责选举。
舅舅去世不久，哥白尼就接触到了选举主教的问题。这不仅对瓦尔米亚主教区和弗龙堡神甫非常重要，对波兰也具有重要意义。这次选举引起了以国王为首的波兰重要政治势力的关注，也引起十字骑士团及其他邻国和梵蒂冈的关注。国王齐格蒙特·斯塔雷希望把自己的意中人安插到瓦尔米亚主教的位置上，而神甫会的一些成员则渴望安排自己挑选的人。面对十字骑士团攫取瓦尔米亚，甚至占领整个王属普鲁士的企图，国王特别希望瓦尔米亚主教能是一位可信赖的和忠实于自己的人。乌卡什·瓦兹洛德主教临终前曾经嘱咐神甫会选举拉法乌·莱什钦斯基或扬·奥莱希尼茨基担任主教。这大概是为了对付十字骑士团的威胁，因为这两位神甫都出身于波兰本土的富有家庭。然而，神甫会并没有尊重已故主教的意愿，在主教去世一周之后，于1512年4月5日匆忙地推选法比安·卢兹扬斯基担任主教。选举法比安·卢兹扬斯基也是对国王意愿的迁就，因为卢兹扬斯基的祖辈参加过反对十字骑士团的13年战争，坚定地站在波兰一边。他同骑士团秘密往来和企图偷窃哥白尼绘制的地图一事，当时还是秘密，除了十字骑士团以外，谁也不知道。哥白尼参加了神甫会的这次选举，他只能服从多数人的意志，对新选出的主教投了赞成票。新主教签署了所谓选举协定，这个协定旨在保证神甫会对政治事务和瓦尔米亚管理问题具有决定性的影响，这正是推选候选人时提出要达到的一个目标。他们指望国王会很快接受这一既成事实。第二天，哥白尼同其他神甫们一道在神甫会的会议上签署了给蒂德曼·吉斯的全权证书，授权他到罗马去争取教皇同意此次选举结果。
这个时期，哥白尼除了出版一本译著《泰奥菲拉克特·西莫卡塔诗集》外，还从事了天文学及其他许多与之有关或无关知识的研究工作。最早在利兹巴克，在舅舅官邸工作的时候，哥白尼就开始构思自己的天文学著作。他似乎向要好的神甫透露过自己的理论，这些知情的神甫曾鼓励他公布迄今所获得的研究成果。对哥白尼从事天文学研究工作了解得最多的，除了舅舅以外，就要属蒂德曼·吉斯了。大概是他从英国买回了一个太阳钟和一副观察昼夜平分时的仪器。他是为神甫会买这些东西的，买回来以后作为神甫会的财产，然而这些东西首先是哥白尼从事天文观测所需要的。
大约在1515年前，哥白尼以书信形式撰写了一篇论文，寄给了自己的朋友和自己熟悉的天文学家。这篇论文开头的一句话是：“尼古拉·哥白尼浅说自己提出的关于天体运动的假设”，于是这篇论文的名字就被简称为《浅说》。这篇《浅说》几乎传遍了整个欧洲，哥白尼在这篇《浅说》中以概括为几点的方式扼要地阐述了他的日心说的基本思想：
一、不存在一个所有天体及其轨道的中心点。
二、地球中心不是宇宙中心，只是重心和月球轨道的中心。
三、所有天体都围绕作为自己中心点的太阳运转，因此太阳位于宇宙中心附近。
四、地球到太阳的距离同天穹高度之比，就如同地球半径同地球与太阳间距之比一样渺小。地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的。这就是说，由地球绕太阳公转所造成的观察角度的变化，被称为视差位移，它同观察者与天穹，也就是观察者与各行星的距离相比，简直是太小了，所以这个变化很难被发现。
五、在天空中看到的所有运动，都是由地球自己的运动造成的。因为地球连同环绕它的自然要素一道每24小时围绕对天空来说不变的两极连线旋转一周。
六、使人感到太阳在运动的一切现象，都不是由太阳的运动产生的，而是由地球及其大气层的运动造成的。地球带着它的大气层，像其他行星一样围绕太阳旋转。由此可见，地球同时进行几种运动。
七、人们看到的行星向前和向后的运动，都不是行星自身的运动，而是由地球自身运动使人产生的错觉。地球运动的本身就足以解释人们在天空中观察到的各种各样的天象。
接着，哥白尼描述了太阳和月球的视运动，然后是3颗行星：土星、木星和火星，以及金星和水星的视运动。《浅说》是用这样两句话作结尾的：“这样，水星总共按7个圆运动，金星沿5个圆运转，地球沿3个圆，月球围绕地球沿4个圆运转。而火星、木星和土星各沿5个圆运转。于是，总共有34个圆就足以说明整个宇宙的构造和行星所跳的全部舞蹈了。”
哥白尼在《浅说》中抨击了托勒密的理论。托勒密认为地球是宇宙的中心，所有天体，包括太阳，都围绕地球运转。这一抨击同时也是对以托勒密地心说为基础的世界观和哲学体系的抨击，使星占术失去了存在的意义，星占术通过观察天体运动来预卡未来，曾被看成是一种“科学的”理论。前面所述的第三点和第七点是哥白尼日心说的基本含义。《浅说》中提出的地球每昼夜围绕自己的轴心旋转一周和每年围绕太阳旋转一周的理论是一条惊人的新闻。哥白尼这一惊人发现竟然是借助普通的简陋仪器——象限仪、三角仪和捕星器实现的。象限仪不过是用木板做成的一个正方形，板上绘制了1/4的圆弧，在圆心处钉上一条细棍，用于观测太阳的位置，主要是测量太阳中天时的高度。三角仪是用3根活动的尺子构成的，用于观测月球。捕星器是哥白尼用来测量月球与行星的位置及角度的工具，是用6个摆放在相应位置上的带有刻度的圆环构成的。
哥白尼的如意想法落空了，他的《浅说》寄出后，并未引起收信人的很大兴趣，也未见任何良好的反响。没有人敢违背以教会权威和以圣经论述为支柱的公开理论来承认哥白尼的成果。所有人都保持完全的缄默，也可能有人在内心里承认哥白尼是有道理的，但嘴上却不说什么。在著名编年史家和历史学家、哥白尼的同事马切伊·米耶霍维塔所做的图书目录中，保存有这样一个条目：“关于行星理论的笔记：该理论认为地球在运动，而太阳原地不动。”毫无疑问，这里说的笔记就是哥白尼的《浅说》。随着时间的推移，《浅说》在欧洲越来越引人注目，并引起了截然不同的反应和争论。这时哥白尼已经在编撰自己的主要著作。《浅说》为哥白尼赢得了一位最忠诚的学生，他就是威丁堡的数学家、天文学家和医生耶日·约阿希姆·冯·劳亨，又称雷蒂克。他在了解了《浅说》的内容以后，决定亲自结识一下作者，于是便在1539年亲自来到了弗龙堡。他在瓦尔米亚主教区首府呆了两年，了解了哥白尼学说的基本内容。正是他说服哥白尼出版了《天体运行论》一书。
在从事天文学研究的同时，哥白尼着手改革历法。1513年哥白尼接到改革历法国际委员会主席、米德尔堡的保罗的邀请，要他参加改革方案的制订工作。不久之后，哥白尼把自己提出的历法改革方案寄给了该委员会的主席。但他拒绝去意大利直接参加这一工作，因为他认为，只有准确了解太阳和月球的运行情况以后，才有可能进行历法改革，而当时太阳和月球的运行规律尚在探讨之中。
1513年年中，米德尔堡的保罗发表一篇论文，同哥白尼提出的历法方案进行辩论。保罗在这篇论文里并未指明他批评的改进和更新历法方案的作者是谁。保罗强调说，他有意不提这个方案的作者，只是想用自己的方案来反驳他。然而，明眼人一看便知，保罗主教这篇论文是针对哥白尼的。可是，哥白尼这位辩论对手竟然毫无顾忌地利用起哥白尼的方案和研究成果来。他接受了哥白尼在《浅说》中公布的有关回归年长度的计算结果。据历史学家估计，哥白尼的文章是间接地通过红衣主教马雷克·维杰里奥传到辩论者手中的。哥白尼在致教皇保罗三世的信中曾经提到这一点。而维杰里奥则可能是从访问意大利的瓦尔米亚神甫、哥白尼的老相识伯纳德·斯库尔泰蒂手里得到哥白尼这篇著作的。米德尔堡的保罗提出的改革方案也未能被采纳。鉴于对年、月以及太阳和月球运行轨道的长度尚缺乏精确计算，改革历法工作没有继续进行。30年之后，哥白尼在《天体运行论》一书中公布了自己的研究结果，这些结果成了1582年教皇格列高利十三世颁布以自己名字命名的格列高利历的基础。这个新历法取代了以前按儒略恺撒指示制订的儒略历，一直延用至今。
