Галилео родился 15 февраля 1564 года в городе Пиза. Его семья принадлежала к флорентийской знати.
В 1574 он вместе с семьей переехал во Флоренцию. Здесь Галилео получил художественное и литературное образование.
У семьи были серьезные проблемы с финансами, поэтому отец Галилео надеялся что сын будет изучать медицину. В 1581 году он начал учиться в Университете города Пиза. Во время учебы в Университете Пизы он сформулировал закон постоянства периода колебаний маятника (явление изохронизма колебаний), благодаря наблюдениям за качающейся лампой, подвешенной на кафедральном соборе Пизы. В 1585 Галилео покинул Пизу не получив ученной степени. Он описал принцип постоянства ускорения силы тяжести и развил теорию гидростатического баланса.

В 1598 Галилео был назначен профессором математики в Университете Пизы.
Тем временем, после смерти отца, заботы о семье легли на его плечи. Столкнувшись с очень стесненным финансовым положением он устроился профессором математики в Университет города Падуя, чтобы улучшить финансовое положение и условия работы. 18 лет проведенных там были самыми счастливыми и мирными годам его жизни.
В личной жизни в этот период у Галилео были отношения с венецианской Марией Гамба, жившей в доме Галилео и родившей ему троих детей: двух дочерей и сына.

В 1609 он вновь открыл и усовершенствовал телескоп. С помощью него он мог наблюдать астрономические явления. Он сделал новые важные открытия, такие как гористость луны, признание неизвестных звезд и открытие четвертого спутника Юпитера, названного Astri Medicei (Звезда Медичи).
Эти открытия были представлены международному астрономическому сообществу в Sidereus Nuncius (Звездный Посланник). Вскоре после этого он стал самым знаменитым математиком и философом Великого Герцогства, не обязанным преподавать и имел хорошее жалование.
В тот же год он открыл фазы Венеры, солнечные пятна и кольца Сатурна.
В 1611 он вернулся во Флоренцию. После признания своих работ среди основных астрономов и математиков того времени он решил представить свои работы в Риме. Однако ученные традиционалисты не признали его работ, только Иезуит Римской Коллегии одобрил его открытия и теории.
Тем не менее, Инквизиция уже подозревала его в ереси.
Он уверенно спорил с Иезуитом и в работе над “Письмами Коперника” определил границы между наукой и верой.
Не смотря на поддержку влиятельных друзей 24 февраля 1616 года на был официально предупрежден Кардиналом Беллармино о том, что он более не может обсуждать или преподавать теории Коперника, так как они противоречат римской католической вере, в противном случае он будет заключен в тюрьму.
Не смотря на то что Галилео был глубоко разочарован, его сильные убеждения заставили его вновь усомниться в вере. Его основная вызывающая спор работа “Il saggiatore” получила огромный успех.

В 1624 он начал писать книгу “Диалог о двух главнейших системах мира ”. Но его революционная работа немедленно вызвала реакцию Инквизиции. Книга была конфискована, а Галилео был вызван в Рим, чтобы вновь встретиться с Инквизицией. Он был обвинен в ереси и неповиновению указам Церкви.

Процесс окончился в 1663 году. Благодаря его широкой известности и акту повиновения он был формально заключен в тюрьму. Сначала его выслали в Сиену, а затем отправили в родной Арчетри, вне Флоренции. 8 января 1642 Галилео умер в своем доме.
Только в 1763 его останки были захоронены в Базилике Святого Распятия (Basilica di Santa Croce) во Флоренции.