Galileo har kallats den moderna astronomins fader. Han var en visionär som gick emot den rådande katolska läran för att stå för sina vetenskapliga upptäckter. Han fick dock lida för det. Efter att Galileo upptäckt Kopernikus bok De revolutionibus orbium coelestium gjorde han egna observationer och blev övertygad om att jorden inte är universums centrum, utan att jorden rör sig runt solen. Han publicerade 1632 boken Dialog om de två världssystemen, där han diskuterar just detta. Den katolska kyrkan hade tidigare vidhållit att jorden är den fasta punkten i universum, eftersom detta är den bokstavliga tolkningen av Bibeln. Boken ledde till att Galileo år 1633 ställdes inför inkvisitionen och tvingades att ta tillbaka sitt påstående och avsvärja sig den ”felaktiga läran”. Domen efter denna ”rättegång” blev att Galileo skulle hållas inspärrad i husarrest under återstoden av hans liv. Straffet hade kanske dock varit betydligt mer makabert om inte Galileo stått under påven Urban VIII:s beskydd. Dessutom var Galileo gammal och sjuklig. Att påven beskyddade honom berodde sannolikt på att påven själv bett honom föra en diskussion med argument för och emot en heliocentrisk världssyn i hans bok, med betoning på argumenten mot. Den sistnämnda instruktionen följde Galileo inte.
Galileo gjorde även andra viktiga upptäckter för astronomin och vetenskapen i stort. Han var till exempel en av de första vetenskapsmännen som använde ett teleskop för att observera himlen och himlakropparna. När Galileo först hörde talas om teleskopet byggde han sitt eget år 1609, och när han började använda det upptäckte han på en vecka Jupiters största månar. De heter Io, Ganymedes, Europa och Callisto, men kallas samlat för de galileiska månarna efter deras upptäckare.
Galileo lade också grunden till vad som skulle bli experimentell vetenskap, det vill säga metoden att testa vetenskapliga hypoteser genom praktiska experiment. Återigen gick Galileo emot den katolska kyrkan, då han var övertygad om att naturlagarna måste vara enklare än de som kyrkan förklarade. Han menade att man genom noggranna observationer, iakttagelser och experiment kunde förklara naturens lagar.
Galileo levde mellan 1564 och 1642, och levde således inte särskilt länge i sin husarrest. Under de åren fortsatte han dock att bedriva sin forskning, och skrev ner sina fysikaliska teorier i boken Samtal och matematiska demonstrationer om två nya vetenskaper som publicerades 1638. Denna bok skulle senare ligga till grund för Isaac Newtons arbete.