१६०४ साली त्याला आकाशात एक नवीन उज्ज्वल तारा दिसला. १६०९ साली त्याने कुठल्याशा उपकरणाविषयी एक दंतकथेऐवजी अफवा ऐकली होती. कुणीतरी नळकांड्यात भिंग बसवून ते उपकरण बनवले होत. त्यातून दूरवरच्या बोटी खूप स्पष्टपणे दिसत. या दुर्बिणीविषयीच्या अनेक कथा प्रसिद्ध आहेत. गॅलेलिओला वाटले की, ‘याच दुर्बिणीतून आपण समुद्रावरच्या बोटीऐवजी जर आकाशातले ग्रहतारे न्याहाळले तर?’ आणि गॅलेलियोने ती दुर्बीण आकाशाकडे फक्त वळवली आणि सर्व विज्ञानाचा, खगोलशास्त्राचा इतिहासच बदलला. या दुर्बिणीतून त्यानत्याने चंद्रावरचे डोंगर आणि ज्वालामुखी बघितले; १६१० साली गुरूचे निरीक्षण करून त्याभोवती फिरणारे चंद्र शोधून काढले. शुक्रतारा आणि त्याच्या 'कला' यांचाही अभ्यास केला. या सगळ्या शोधांवर मग त्याने 'दी स्टारी मेसेंजर' हे पुस्तकही लिहिले. गुरूभोवतीचे चंद्र बघून 'चंद्र हे काही फक्त पृथ्वीलाच नाहीत, त्यामुळे पृथ्वी ही काही या विश्वात केंद्रस्थानी मानण्याचे कारण नाही, आणि कोपर्निकसचे म्हणणे बरोबर असले पाहिजे’, असे त्याच ठाम मत झाले. या पुस्तकामुळे गॅलेलिओ चक्क रातोरात हिरो बनला. पण 'या दुर्बिणीतून दिसणाऱ्या चंद्रावरचे पर्वत, डाग आनि इतरही गोष्टी या खर्‍या नसून दिशाभूल करणार्‍या आहेत, असेच चर्च म्हणायला लागले. व गॅलिलिलोविरुद्ध खटला चालू झाला. अ‍ॅरिस्टॉटलच्या सिद्धान्तांच्या विरुद्ध अशा अनेक गोष्टी गॅलिलिओ दुर्बणिीतून पाहू लागल्यामुळे तो काही तरी जादूटोणा करून लोकांना भुलवतो असा समज निर्माण झाला. त्याच्या शोधांमुळे अ‍ॅरिस्टॉटलच्या समर्थकांत खळबळ माजली. आपल्या सिद्धान्तांवर गॅलिलिओने लिहिलेल्या पुस्तकावर पोपने बंदी घालून त्याला चौकशी समितीसमोर खेचले. सहा महिन्याच्या खटल्यानंतर २२ जून १६३३ रोजी जवळपास अंधत्व आलेल्या गॅलेलिओने पुन्हा हार मानली. एखाद्या अपराध्याप्रमाणे वागणूक देऊन त्याला कैदेत ठेवले गेले. या बंदिवासात असताना त्याने ‘टू न्यू सायन्सेस’ हे पुस्तक लिहिले आणि ते गुप्तपणे हॉलंडमध्ये प्रकाशित केले. वयाच्या ७८व्या वर्षी गॅलिलिओचे निधन झाले. अखेरची पाच वष्रे त्याला अंधत्व आले होते. विज्ञानाचे मेकॅनिक्स या विषयाचा गॅलिलिओ जनक समजला जातो.
