1583年春天，布鲁诺带着亨利三世国王给法国驻英国大使米舍尔·德·卡斯台尔诺的介绍信，离开了巴黎，来到英国首府伦敦。法国大使把布鲁诺接到家中住下之后，又在大使馆给他挂了一个秘书的空头职衔。
法国驻英国大使米舍尔·德·卡斯台尔诺是一位年逾花甲的老外交家。他在英国任大使已有8年之久，对英国的情况十分熟悉，他既是一位政治活动家，又是一位学问家。他反对宗教狂热，维护宗教宽容政策。他对布鲁诺的热情接待，无私的帮助，使布鲁诺在英国逗留两年半（从1583年春—1585年10月）期间，著述最丰富，出版专著最多，而且是他一生中最幸福的时期。
布鲁诺在英国居住两年多时间里，没有去做过弥撒，甚至礼拜仪式就在家中举行的时候，他也不参加。
在伦敦期间，布鲁诺与外界的交往很广泛。他的朋友多是知名学者和部分当权的人。其中有伊丽莎白女王的宠臣、牛津大学校长罗伯特·台德里，正是他帮助布鲁诺步人牛津大学讲学的。
布鲁诺在牛津大学讲授哲学期间，开头不为人们所重视，反应冷淡。但是后来由于他用了很大精力介绍、讲述哥白尼的太阳中心论和地球旋转学说，因而遭到教师和学校当局的公开反对。因为牛津大学是一所著名的神学堡垒，神学只拥护托勒密的地心说，而强烈反对哥白尼的日心地动说，所以布鲁诺必然遭到攻击。
1583年6月，牛津大学为迎接波兰伯爵拉斯基的来访，举办了一次辩论会。会上布鲁诺坚决捍卫哥白尼的日心说，并陈述了他本人的宇宙无限的观点。他慷慨陈词道：“我们的世界只是宇宙不大的一部分；宇宙中有无数个可居住的世界，恒星乃是距离我们遥远的太阳。这些太阳各有自己的行星，其他‘地球’在围绕着自己运动”。布鲁诺针对经院学派的一些观点，如“地球若旋转，空中的云彩应向相反的方向运动”“地球若运动，则抛上的石头不会垂直落回原处”等观点进行了批驳。
布鲁诺对哥白尼学说的认识，曾有一个过程。他回忆道：“当自己还是小孩时，曾认为哥白尼是发疯了。只是在修道院生活的最后几年（当时他约20岁），才感到此说‘近于正确’，继而又认为此说‘确实正确’，最后才认定此说‘最为正确’。
布鲁诺是哥白尼学说的捍卫者，他把他的诗篇《论不可度量者与不可数者》中的一章，命名为“尼古拉·哥白尼的光辉”。诗文中赞道：
“啊光明正大的哥白尼/现在我向你倾诉衷曲/你智慧卓越，才华横溢/你备受尊敬，堪当赞誉/时代昏黑，世道混浊/丝毫无损于你的才艺/乌鸦喧嚣，鸱啼泣/岂能淹没你的豪言壮语。”
他公开宣扬哥白尼的日心地动说，公开批判托勒密的地心说。他曾多次参加辩论大会，同当时的神学权威和经院哲学大师们进行面对面的斗争。
布鲁诺还发展了哥白尼的日心地动说。由于历史条件的限制，哥白尼的日心体系还存在不少缺陷。其中一个重要缺陷是它保留了托勒密的地心体系中的“恒星天”概念，认为恒星都位于这层“恒星天”之上。这一“恒星天”局限了宇宙的尺度，并使太阳成为宇宙的中心。布鲁诺克服了这一缺陷。
说来也巧，布鲁诺在英国期间，看到1576年英国学者迪格斯出版的《天体轨道的完美描述》一书，其中所绘的哥白尼日心体系图虽然依然把太阳放在宇宙中央，但却取消了哥白尼学说中的恒星天层，而把恒星画成是向四面八方无限延伸的。这一见解使布鲁诺深受启发。他在此基础上进一步发展了宇宙无限的思想。1584年，他出版了《论无限·宇宙和众世界》一书，书中明确提出：宇宙是无限的，其中拥有无数个世界。恒星都是遥远的太阳。太阳只是千千万万颗恒星中的普通的一员。太阳不是宇宙的中心，无限的宇宙根本不存在中心……这些天才的见解远远超越了时代，直到三个世纪后，才逐渐为科学所证实。这些见解是对哥白尼学说的一个重要发展。在他的宇宙图像中，没有给上帝留下任何地盘，因而教会把他视为最凶恶的敌人。
后人曾经评说，哥白尼把地球逐出宇宙中心，代之以太阳。现在布鲁诺又将太阳逐出宇宙中心，而且从根本上取消了宇宙中心。哥白尼的宇宙是有限的，而布鲁诺的宇宙则是无限的。这种评论是非常正确的。
宇宙是无限的观点令他同代人感到惊慌失措。许多人认为他大胆到了“骇人听闻”的地步，简直近乎狂想。在天主教看来，再也没有比布鲁诺更有害的“异端”和更可恶的敌人了。
辩论会之后不久，牛津大学当局眼看公开辩论不能制服布鲁诺，便停止他讲授哲学和天文课，令他迅速离开牛津大学。于是，布鲁诺被迫回到伦敦，开始潜心写作，著书立说。在法国驻英国大使的帮助下，布鲁诺先后出版了6部用意大利文写成的对话体著作，第一次全面论述了他的哲学观点，受到了学术界的重视。
在第一部对话《圣灰星期三的晚餐》（1584）中阐述了他的宇宙观。这部对话的问世，引起了比牛津大学还要大的风波，致使布鲁诺不得不“闭户独居”，否则将受到防不胜防的袭击，也使一些贵族朋友们与他也断绝了往来。
第二部对话《论原因、本原与太一》（1584），是布鲁诺的主要哲学著作。文中系统地叙述了诺拉哲学，有力地批判了被经院哲学奉为天经地义的亚里士多德主义。
第三部对话《论无限·宇宙与诸世界》（1584），论证了关于宇宙的学说，进一步发展了他的天文学观点。第四部对话《驱逐趾高气扬的野兽》（1584），论证了新的道德体系，表白了他对教会、宗教和社会关系的看法，宣扬了他的社会政治理想。
第五部对话《飞马的秘密·附齐林尼克的驴子》（1585），是一部反宗教的作品。清算了神学家的“神圣驴性”，直言不讳地揭露了基督教世界观。该书是16世纪最鲜明、最辛辣的无神论著作之一，在反对教会精神独裁的斗争中起到了重要作用。
最后一部对话《论英雄的热情》（1585），反驳教会的责难，歌颂了人类认识的无限性。文中指出，思想家的最高品德是为追求真理而把个人生死安危置之度外。
布鲁诺在伦敦出版的著作，写得最清楚，最简明，最易懂。书中表达的哲学思想，使这些对话在历代哲学文献当中占有显著的地位，给后人留下了宝贵的精神财富。
在伦敦期间，布鲁诺仔细整理、总结了他的认识论的主要论点，他承认在人的头脑中没有任何东西不是感觉中早就有过的东西。这样，他就宣布了唯物主义认识论的基本原则。布鲁诺的辨证的基本原理也是在伦敦时期形成的。
1584年，布鲁诺的好友和保护人卡斯台尔诺大使，卷进了西班牙策划的阴谋之中。他尽其所能，拿出全部财物挽救玛利。斯图亚特，结果失败，导致他与英国宫廷发生冲突，为此，这年年底，卡斯台尔诺被停职，奉召回国。布鲁诺决定跟他一起回巴黎。
