Одной из выдающихся фигур эпохи зарождения современного естествознания был Галилео Галилей (1564—1642). По своему мировоззрению он в основном весьма близок Кеплеру. Галилей являлся убежденным сторонником системы мира Коперника и отстаивал решающую роль эксперимента в естествознании, видя в нем прямой путь познания человеком природы. Галилей, подобно Кеплеру, много и плодотворно занимался математикой, что и обусловило его выдающиеся достижения в области физики. Учение Коперника, слов но некая программа, определяет научные устремления Галилея: все его исследования в конечном счете были подчинены одной цели — доказать, что учение Коперника отнюдь не чисто математическое построение, как утверждал Оссиандер, а отражение реального строения окружающего мира. Исследования Галилея в области механики прежде всего касались старых и весьма значительных проблем статики и динамики. Здесь он добился значительных успехов, потому что, опираясь на принципы кинематики, акцентировал внимание не на причинах явлений, а путем длительных и кропотливых опытов исследовал их точное течение. Галилей, опровергнув воззрения своих предшественников времен средневековья, установил закон свободного падения — ныне столь привычный для нас.
В своих исследованиях он также вплотную подошел к открытию закона инерции, гласящему, что тело остается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока на него не действуют другие силы. В начале XVII в. (около 1609 г.) в Голландии начинают входить в употребление первые зрительные трубы. Дети одного шлифовальщика стекол, играя как-то стеклянными линзами, случайно обнаружили, что в определенной комбинации линзы увеличивают предметы. Узнав об этой новости, Галилей сразу же занялся конструированием зрительных труб. Направляя их на наземные предметы, он, например, установил, что с помощью телескопа можно гораздо раньше, чем невооруженным глазом, заметить приближение вражеских военных кораблей. Но дело этим не ограничивалось. Усовершенствовав созданный им телескоп, Галилей обратил его к небесам и обнаружил там нечто, имевшее чрезвычайно большое значение для дальнейшего развития науки.
Редко кому удавалось за столь короткое время (с осени 1604 г. до весны 1610 г.) cделать так много выдающихся открытии, сколько пришлось на долю Галилея. Рассматривая в телескоп Луну, он обнаружил там горы и долины, «горные гребни, излучающие свет» и обширные темные, очевидно, лежащие ниже равнины. Наблюдения тонкой светящейся кисеи Млечного Пути подтвердили предположение Демокрита, насчитывающее уже более 1000 лет: «Куда бы мы ни направили зрительную трубу, нашему взгляду везде должно представляться огромное количество звезд, из которых довольно многие достаточно велики и просто должны бросаться в глаза». Обнаруженные в телескоп отдельные детали структуры Млечного Пути срывали первые покровы таинственности с этого объекта, указывали на его облачное строение и даже выявляли «туманные звезды», имеющие вид отдельных светящихся объектов. Это были первые попытки наблюдений, которые легли в основу развития науки в последующие столетия.
Однако наиболее важное открытие Галилей сделал ночью 7 января 1610 г., когда он направил свой инструмент на Юпитер: «Поскольку я построил превосходную зрительную трубу, я заметил... ............