Galileo nació en Pisa (Italia) en 1564. Su padre, Vincenzo Galilei, quien era un compositor de música aficionado a las Matemáticas. Galileo estudió Medicina en las universidades de Florencia, Pisa y Padua. Recibió una sólida formación matemática y se interesó por los problemas físicos, llegando a formular la "Ley del Péndulo". El prestigio ganado por sus descubrimientos le valió el nombramiento como Profesor de Matemática.

Galileo cuestionó la concepción que la física aristotélica tenía acerca del movimiento de caída libre. Según Galileo, la aceleración de la gravedad es idéntica para todos los cuerpos. Y respaldó sus afirmaciones con experimentos. Conocía la Teoría Heliocéntrica de Copérnico y la compartía, pero no la defendía públicamente pues sabía que las autoridades eclesiásticas y científicas sostenían la Teoría Geocéntrica (ptolemaica).

Viviendo en Venecia, contrajo matrimonio con Marina Gamba, en 1599, con quien tuvo tres hijos.

Cuando tomó conocimiento, en 1609, de la invención de lentes ópticas por parte de científicos holandeses, concibió el proyecto de aplicar esta tecnología para optimizar la observación de las estrellas y él mismo lo llevó a la práctica construyendo un telescopio. Al respecto dice el propio Galileo: “Primero que todo, vi la Luna tan cerca como si estuviese apenas a una distancia de dos semidiámetros de la Tierra. Después de la Luna, observé frecuentemente otros cuerpos celestes, tanto estrellas fijas como planetas, con increíble deleite.” Gracias a la utilización del telescopio pudo descubrir que la superficie de la Luna no era lisa y uniforme, como se creía, sino despareja, con cráteres y montañas: seguro de que la superficie de la Luna no es perfectamente lisa, libre de desigualdades y exactamente esférica […], sino que está llena de desigualdades, huecos y protuberancias, así como la superficie de la Tierra, la cual está alterada por todas partes con elevadas montañas y profundos valles.” Descubrió, además, que Júpiter tenía satélites que giraban a su alrededor; que el Sol tenía manchas móviles oscuras y que la Vía Láctea estaba formada por un inmenso número de estrellas.

Galileo expuso estos descubrimientos en su obra Sidereus Nuncios ("Mensajero Sideral", 1610). Los nuevos datos aportados por sus observaciones tenían consecuencias revolucionarias. La rugosidad lunar y las manchas solares demostraban que los cuerpos celestes no diferían tanto de la Tierra como se creía entonces. Entraba en crisis la división aristotélica entre un mundo celeste (incorruptible y perfecto) y un mundo sub-lunar (en el que regía la corrupción y la muerte). Al mismo tiempo, el descubrimiento de los satélites de Júpiter reforzaba la idea de que las mismas leyes regían a todo el Universo, ya que el sistema de Júpiter y sus satélites se parecía en mucho al sistema solar tal como lo concebía Copérnico. Siguiendo esta línea de investigación, Galileo intentó demostrar que las leyes que rigen el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas que rigen el movimiento de los objetos en la Tierra, tarea que sería completada luego por Newton. Dedujo además, a partir del movimiento de las manchas solares, que el Sol giraba sobre su eje; y, por otro lado, que la Luna no era por sí misma luminosa sino sólo en cuanto reflejaba la luz del Sol.

Respaldado por sus observaciones, Galileo comenzó a defender públicamente el heliocentrismo de Copérnico. En 1611 presentó su telescopio ante la corte papal, causando gran impresión. De todos modos, los más acérrimos defensores de la física aristotélica y de la cosmología de Ptolomeo se opusieron fuertemente a sus afirmaciones. Por su parte, algunos teólogos denunciaron la incompatibilidad entre las teorías de Galileo y las Sagradas Escrituras. Galileo salió al cruce de estas últimas críticas a través de una carta dirigida a la duquesa de Toscana, Cristina de Lorena, en 1615. En la misma, hacía una clara distinción entre Ciencia y Religión, declarando a la Física y a la Astronomía como teológicamente neutras y sosteniendo que "el libro de la Naturaleza" debía ser leído en lenguaje matemático.

En 1616 publicó un tratado sobre el flujo y el reflujo del mar, en apoyo de la teoría copernicana. Denunciado ante el tribunal de la Inquisición, debió defenderse frente al cardenal Roberto Bellarmino, quien prohibió enseñar o sostener la Teoría Heliocéntrica por considerarla falsa y errónea. Tras el juicio (1516), Galileo se vio ante la imposibilidad de continuar con su labor. En lo sucesivo, se dedicó a pulir el nuevo método experimental para la investigación científica.

Un decreto de 1620 autorizó la enseñanza del heliocentrismo, siempre y cuando se lo presentara como mera hipótesis. Además, en 1623 fue elegido Papa el cardenal Barberini (Urbano VIII), un amigo personal suyo. Estos dos hechos lo animaron a reemprender la defensa de la cosmología copernicana.