Rivayete göre, genç ve hırslı profesör günün birinde (muhtemelen 1591'de bir gün) elinde abanoz ve kurşundan yapılmış toplarla dolu bir torbayla Pisa kulesine çıkar, Pisa Üniverstesi'nin şamatacı öğrencilerinin ve durumdan rahatsız profesörlerinin gözleri önünde, farklı ağırlıkta ve aynı büyüklükteki topları aşağı atmaya başlar. Amacı Aristotales'in iki bin yıl önce ortaya attığı "cisimler ağırlıklarıyla orantılı hızda düşerler" ilkesini çürütmekti ve çürüttü de.

İşte Galileo'nun düşünsel üslubu böyleydi; uç noktalardaki gözlemlere başvurmak. Stephen Hawking'in yazdığı gibi;

 

"Galileo modern bilimin doğuşunda belki de herkesten daha fazla pay sahibiydi. Galileo; insanoğlunun dünyanın işleyişini anlamada umut besleyebileceğini ve dahası bunu gerçek dünyayı gözlemleyerek başarabileceğini öne süren ilk kişilerden biriydi".

 

Serbest düşüş deneylerinde zamanın karesine bağlılık ilkesini geliştirdi. Aristotales'in ilkesini inkâr etmesi ona iyi veya kötü bir ün kazandırmış ve Pisa Üniversite'sindeki sözleşmesinin yenilenmemesine sebep olmuştu.

Pavdova'daki kısa bir süre önce boşalan matematik kürsüsüne talip oldu, sınav görevlilerinin ve Venedik senatosunun onayını aldı. Pavdova entellektüel açıdan daha zengin bir atmosfere sahipti. 1609'da Flemenk gözlük yapımcılarının uzaktaki nesneleri yakında gösteren bir optik aygıtı icat ettikleri haberi yayıldı. Galileo böyle bir aletle neler yapılabileceğini düşününce bunun parlak bir fırsat olduğunu hemen anladı. Bu aygıtın içbükey ve dışbükey merceklerden meydana geldiğini tahmin ederek hemen alet imalatcısına koştu. 24 saat içinde göğe çevrilecek olan ilk teleskobun yapımını tamamladılar.

Gösterişli bir törenle 8 kat büyütme gücüne sahip bir teleskopu Venedik düküne verdi. Büyük bir ikramiye ile ödüllendirildi, maaşı iki katına çıkarıldı ve ömür boyu hocalık sözleşmesi yenilendi. Sonra teleskobu ile gözlemler yapmaya çekildi. Birkaç yıl içerisinde Ay'ın dağlık yüzeyini, Jüpiter’in dört uydusunu, Venüs’ün evrelerini, Satürn'ün halkalarını ve Güneş lekelerini gözlemledi. Yıldızların Habercisi adlı kitabı tüm Avrupa'da sansasyon yarattı. Jüpiter’in uydularının hareketlerinin Jüpiter merkezli; Venüs'ün hareketinin de Güneş merkezli olduğunu anlamıştı.