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 Üniversitesinin 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.

Serbest düşüş deneyi

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 (s=gt^2/2) geliştirdi. Aristotales'in ilkesini inkâr etmesi ona iyi-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 entelektüel 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 imalatçısına koştu. 24 saat içinde göğe çevrilecek olan ilk teleskobun yapımını tamamladılar.