《天体运行论》（英文翻译：《论天体球体的运转》）是波兰文艺复兴时期天文学家尼古拉·哥白尼（1473-1543）的关于日心说的开创性著作。该书于1543年首次在神圣罗马纽伦堡印刷，为克罗狄斯·托勒密的地心体系提出了一个替代的宇宙模型，而托勒密的地心体系自古以来就广为接受。这一理论挑战了自古以来广泛接受的托勒密的地心说，对天文学和哲学产生了深远的影响，被认为是影响世界历史进程的重要著作之一。

哥白尼最初在一份未署名、未发表的简短手稿《小注》中概述了自己的体系，并将这份手稿分发给了几位朋友。尼古拉·哥白尼在从意大利返回后写下了《小注》，可能要到1510年之后。他预计他可以轻松地将地球的运动与行星的感知运动协调起来，这比当时流行的克罗狄斯·托勒密体系版本所需的运动要少。哥白尼的模型利用了13世纪阿拉伯帝国天文学家穆阿耶德·丁·乌尔迪提出的乌尔迪引理。哥白尼亲自撰写的《天体运行论》手稿尚存，它最终在布拉格出版，并在19世纪被重新发现和研究。1536年，尼古拉·冯·申伯格枢机主教写信给哥白尼，敦促他出版他的手稿。1539年，格奥尔格·约阿希姆·雷蒂库斯来到弗劳恩堡（弗龙堡）拜访尼古拉·哥白尼，并为其主要理论写了一份非技术性的摘要，该信寄给了舍纳。哥白尼最终同意将书交给他的密友蒂德曼·吉斯主教，由吉斯主教送到维滕贝格的雷蒂库斯，由纽伦堡（纽伦堡）的约翰内斯·彼得雷乌斯印刷。这本书在哥白尼去世前，1543年刚刚出版。

《天体运行论》共分6卷，详细阐述了哥白尼的日心地动学说。书中不仅提出了崭新的宇宙图像，而且对日、月和行星的运动都有严格的数学论证和定量探讨。该书的出版，揭示了地球只是一颗围绕太阳的普通行星，否定了“地球是上帝特意安排在宇宙中心”的宗教说教，动摇了教会鼓吹的上帝创世说的理论支柱。它对自然科学摆脱神学的羁绊以及对天文学的发展，都起了极大的推动作用。

《天体运行论》自首次出版以来，经历了多次重印和翻译。1543年首版在纽伦堡由约翰内斯·彼得雷乌斯出版。1566年在巴塞尔市由亨里库斯·彼得鲁斯出版，1617年在阿姆斯特丹由尼古拉斯·穆勒里斯出版。1854年，华沙出版了波兰语翻译和尼古拉·哥白尼的真实序言。1873年，托恩由当地哥白尼学会赞助的德语译文出版，所有哥白尼的文字修正都作为脚注给出。《天体运行论》的英语译本包括由C. G. 沃利斯、A. M. 邓肯和爱德华·罗森翻译的版本。