伽利略研究了速度和加速度、重力和自由落体、相对论、惯性、弹丸运动原理,并从事应用科学和技术的研究,描述了摆的性质和“ 静水平衡”,发明了温度计和各种军事罗盘,并使用用于天体科学观测的望远镜。他对观测天文学的贡献包括使用望远镜对金星相位的确认,发现木星的四颗最大卫星,土星环的观测和黑子的分析。
伽利略提倡日心说和尼古拉·哥白尼主义在他的一生中一直是有争议的,当时大多数人都赞成地心模型(如Tychonic系统),但他遇到了天文学家的反对,他们由于缺乏恒星视差而怀疑日心论。此事由罗马宗教裁判所在1615年调查,得出的结论是日心论“在哲学上是愚蠢而荒谬的”。由于在许多地方与教皇统治明显矛盾,因此形式上是异端的。伽利略后来在“关于两个主要世界体系的对话”(1632年)中捍卫了他的观点,该对话似乎攻击了教皇乌尔班八世,从而疏远了他和耶稣会士,后者一直支持伽利略。他被宗教裁判所审判,被发现“强烈怀疑异端”,并被迫退缩。
他在软禁中度过了余生。在软禁期间,他写了《两门新科学》,其中总结了他四十年前在现在被称为运动学和材料强度的两门科学上所做工作。