伽利略撰寫透過望遠鏡觀察到的月球山脈與木星的4個衛星，並在1610年3月13日出版科學著作《星際信使》，轟動歐洲。1611年，他發表《論太陽黑子》（Letters on Sunspots），等於證實哥白尼的「日心說」，違背當時聖經認定的地心說。1616年，天主教宗保羅五世（Pope Paul V）下令禁止伽利略以口頭或文字形式傳授或維護哥白尼學說。
1632年，伽利略出版影響後世深遠的《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》（Dialogo sopra i due massimi systemi del mondo, tolemaico e copernicano），書中利用大量論據證實哥白尼的日心說正確，觸怒天主教廷。1633年，69歲的伽利略被押往羅馬的宗教裁判所受審，他被判處終身監禁，並被迫簽下悔過書，教廷也將《對話》列為禁書。1638年，伽利略完全失明，後來得了嚴重的疝氣與失眠，因此被准許回到佛羅倫斯接受治療，他在此遭到軟禁。1642年1月8日，伽利略經歷了發燒與心悸後死去，享壽78歲，後世將他譽為「現代觀測天文學之父」。
Today I saw the tomb of Galileo Galilei. Pretty amazing. pic.twitter.com/FkQg9AT8d0
— Dave McLean (@damclean) 2016年2月15日義大利佛羅倫斯聖十字大殿（Basilica di Santa Croce）裡的伽利略墓。
1718年，羅馬天主教廷放鬆對伽利略部份著作的禁令，但《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》仍被列為禁書。1741年，教宗本篤十四世（Pope Benedict XIV）允許伽利略的全部科學著作都能出版，包括經過審查修改的《對話》，但直至1853年，伽利略的所有著作才從禁書目錄上被移除。
Galileo Galilei il 22.2.1632 pubblica "Dialogo sopra i due Massimi Sistemi del Mondo" Tolemaico, e Copernicano. pic.twitter.com/ulRAYwQTvy
— Daniele Bailo (@DaniBailo) 2016年2月22日《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》的卷頭插畫與扉頁。
1992年10月31日，教宗若望保祿二世（Pope John Paul II）發表聲明，承認教會對伽利略的處置錯誤，伽利略蒙冤360年後終得平反。
