Nacque a Pisa il 15 febbraio 1564 da Vincenzo Galilei (1520-1591), noto per i suoi studi di musica, e da Giulia Ammannati (1538-1620). Studiò a Pisa, dove occupò la cattedra di matematica dal 1589 al 1592. Passò poi alla cattedra di matematica dello Studio di Padova, dove rimase fino al 1610. Negli anni padovani compì studi ed esperimenti di meccanica, costruì il termoscopio, ideò e costruì il compasso geometrico e militare. Nel 1594 ottenne il brevetto per una macchina da alzare acqua. Nel 1609 mise a punto il cannocchiale col quale compì le osservazioni che lo portarono alla scoperta dei satelliti di Giove. Nel 1610 fu nominato Matematico e Filosofo del Granduca di Toscana. Studiò le singolari apparenze di Saturno, osservò le fasi di Venere. Nel 1611 andò a Roma. Fu ascritto all'Accademia dei Lincei e osservò le macchie solari. Nel 1612 iniziarono le opposizioni alle teorie copernicane sostenute da Galileo. Nel 1614, il Padre Tommaso Caccini (1574-1648) denunciò, dal pulpito di Santa Maria Novella, le opinioni di Galileo sul moto della Terra giudicandole pericolose e in odore di eresia. Galileo si recò quindi a Roma per difendersi dalle accuse mosse, ma nel 1616 ricevette un'ammonizione dalle mani del Cardinale Bellarmino (1542-1621) che lo diffidò dal tenere e insegnare l'astronomia copernicana perché contraria alle affermazioni delle Sacre Scritture. Nel 1622 scrisse il Saggiatore, che fu approvato e pubblicato a Roma nel 1623. Nel 1624 mise a punto il primo esemplare conosciuto di microscopio. Nel 1630 si recò ancora a Roma per sollecitare la licenza di stampa del Dialogo dei Massimi sistemi, stampato a Firenze nel 1632. Nell'ottobre del 1632 fu intimato a Galileo di presentarsi al Sant'Uffizio a Roma. Il tribunale emise una sentenza di condanna e costrinse Galileo all'abiura. Fu relegato in isolamento a Siena e finalmente, nel dicembre del 1633, gli fu concesso di ritirarsi nella sua villa di Arcetri. Dal 1634 restò privo del sostegno dell'amata figlia, Suor Maria Celeste (1600-1634), scomparsa prematuramente. Nel 1638, quando era ormai completamente cieco, uscirono a Leida i Discorsi e dimostrazioni intorno a due nuove scienze. Morì ad Arcetri l'8 gennaio del 1642.