Протягом всього свого життя Галілей наполегливо боровся зі схоластичними поглядами про світ. Багато його геніальні умовиводи в області механіки, математики та астрономії були неймовірно далекі від панівних у суспільстві наукових уявлень. Але незважаючи на нескінченні гоніння вчений навіть осліпнувши, не залишав експериментальних дослідів і наукової діяльності, здійснюючи нові геніальні відкриття.
За спогадами Вівіані, послідовника Галілея, перше відкриття вченого було зроблено саме в дитячому віці. Рівномірний рух люстри в одному з соборів, дозволило йому встановити незалежність періодів коливання від величини відхилення маятника. Цікаво, що Галілей прекрасно розбирався в мистецтві, літературі професійно малював і захоплювався музикою. Знамениті флорентійські художники прислухалися до його думки в живопису, радячись про правильній побудові композиції і перспективі.
У зв'язку з погіршенням фінансового становища сім'ї Галілей не може продовжувати дороге навчання і повертається до Флоренції. Однак завдяки винаходу ваг (1586г.), Що дозволяють вимірювати щільність і визначати центр ваги, він отримує заступництво одного з високопоставлених вельмож, який домагається для нього посаді професора математики в тому ж університеті.
Після смерті батька вчений змушений самостійно піклуватися про сім'ю, яка перебуває в дуже скрутному матеріальному становищі. У 1589 році за протекцією дожа Венеції він переходить на службу в Падуанський університет, де викладає основи математики, астрономії та механіки. Галілей стає неймовірно популярним серед студентської спільноти, венеціанське уряд часто доручає йому розробку корисних винаходів, вчений веде активну переписку з кращими науковими умами того часу. У благополучний період університетського викладання Галілей поглиблено вивчає динамічні закони і механічні властивості матеріалів, а також винаходить термоскоп (1592 г.), призначений для вивчення теплових процесів.
В цей же час він укладає цивільний союз з Марією Гамба, у шлюбі з якою у нього народжуються дві дочки і син. Надалі Галілей так і не вступив в офіційний шлюб з цивільною дружиною, але свого єдиного сина Вінченцо в 1619 році офіційно узаконив. Відомо, що обидві дочки Лівія і Вірджинія, названі на честь його сестер, зв'язали своє життя з церквою, ставши монахинями.
На початку XVII століття в цивілізованих країнах спостерігається небувалий сплеск зацікавленості до астрономії, викликаний відкриттям Кеплера Сверхновой зірки. У 1609 році Галілей розробляє потужний телескоп, що збільшує зображення в 30 разів, призначений для вивчення видимого космічного простору. Він бачить гірські хребти на місячній поверхні, зоряне мерехтіння Чумацького шляху, відкриває навколишні Юпітер чотири супутники (1610 г.). Всі зроблені спостереження, роздуми і висновки вчений викладає в творі «Зоряний вісник».
Після успішного видання вісника Галілей отримує запрошення нового герцога Тосканії стати придворним радником і вчителем його дітей. Перебуваючи в скрутному фінансовому становищі, вчений погоджується і переїжджає до Венеції. На службі Галілей робить нові дивовижні відкриття: фази Венери, обертання Сонця навколо своєї осі. Будучи переконаним прихильником коперніканства, він викладає свої роздуми в різкій глузливою формі, що викликає невдоволення серед перипатетиків і представників духовенства.
Він критикує вчення Аристотеля про нерухомість Землі і уявлення про неї, як про центр всесвіту, розробляючи геліоцентричну теорію. У 1611 році вчений відправляється в Рим, де демонструє Папі Павлу V і впливовим кардиналам свій телескоп, дає обережні пояснення, сподіваючись переконати представників церкви в можливості співіснування коперніканства і католицизму. Отримуючи негласне схвалення Папи на спостереження за космічним простором, Галілей відправляє необачне послання своєму учневі Кастеллі, де говорить про розмежування Божественних законів і науки. У 1613 році він видає твір «Листи про сонячні плями», що містить вагомі докази теорії Коперника.
Дивом, залишившись в живих після тюремного ув'язнення і інквізиційного процесу, Галілей до кінця своїх днів засуджений до домашнього арешту на флорентійської віллі Арчетрі. Великий вчений практично втрачає зір, але невпинно працює над головним творінням всього свого життя «Бесіди і математичні докази, що стосуються двох нових галузей науки, що відносяться до механіки і місцевим руху». Ця книга - своєрідний підсумок всіх його досліджень механіки. Вона описує чотири дні, кожен з яких присвячений певному науковому явищу. У першій він розмірковує і робить узагальнення про швидкість світла і инерциальном русі, друга охоплює питання фізичного стану матеріалів. Останні «два дні» містять наукові дослідження в області динаміки і руху. Праця вдається видати в Голландії, однак, дізнавшись про це церква, забороняє йому залишати віллу навіть для необхідного лікування. Під страхом тюремного ув'язнення йому пропонується залишити свої гелеоцентріческіе уявлення.
Безцінні праці вченого послужили основою для виникнення і розвитку багатьох сучасних наук. Проводячи незліченні експерименти, вивчаючи закони падіння і руху тіл, він вивів основні закони механіки. А астрономічні дослідження, спостереження за Місяцем і Юпітером, наукові погляди з питання руху планет і різних космічних явищ стали основою майбутньої астрономічної науки. Знамениті слова Галілея актуальні і в наші дні: "До сих пір ще не вирішено, і я думаю, що людська наука ніколи не вирішить, кінцева Всесвіт або нескінченна?".