Mișcarea obiectelor uniform accelerate, predată în aproape toate cursurile de fizică la nivel de liceu și început de facultate, a fost studiată de Galileo ca subiect al
cinematicii. Contribuțiile sale la astronomia observațională includ confirmarea prin telescop a fazelor planetei Venus, descoperirea celor mai mari patru sateliți ai lui
Jupiter (denumiți în cinstea sa,
sateliți galileeni), și observarea și analiza
petelor solare. Galileo a lucrat și în știința aplicată și în tehnologie, îmbunătățind tehnica de construcție a
busolelor.
Susținerea de către Galileo a copernicanismului a dus la controverse în epocă, o mare majoritate a filosofilor și astronomilor încă susținând (cel puțin declarativ) viziunea
geocentrică cum ca Pământul ar fi centrul universului. După 1610, când a început să susțină public
heliocentrismul, a întâmpinat o puternică opoziție din partea a numeroși filozofi și clerici, doi dintre aceștia din urmă denunțându-l inchiziției romane la începutul lui 1615. A dat primele atacuri contra aristotelismului la catedra
Universității din Padova. Deși la acea vreme a fost achitat de orice acuzație,
Biserica catolică a condamnat heliocentrismul ca fiind „fals și contrar Scripturii” în februarie 1616, iar Galileo a fost avertizat să abandoneze susținerea sa—ceea ce a promis să facă. După ce, mai târziu, și-a apărat din nou părerile în celebra sa lucrare,
Dialog despre cele două sisteme principale ale lumii, publicată în 1632, a fost judecat de Inchiziție, găsit „vehement suspect de erezie”, forțat să retracteze și și-a petrecut restul vieții în arest la domiciliu.
