Così nel 1581 Galileo entra all’università di Pisa. In quegli anni egli formula la legge dell’isocronismo del moto pendolare dopo aver osservato l’oscillazione di una lampada nel duomo di Pisa.

Nel 1585 lascia Pisa per tornare a Firenze, senza conseguire alcun titolo accademico. Qui scrive il “Theoremata circa centrum gravitatis solidorum” e giunge inoltre all’invenzione della bilancetta idrostatica.

Nel 1589 ottiene la cattedra di matematica nello Studio di Pisa. Intanto, in seguito alla morte del padre, che gli lascia la responsabilità della famiglia, la sua situazione economica diviene assai precaria e nel 1592, desideroso di migliori condizioni economiche e lavorative, riesce a farsi assegnare la cattedra di matematica allo Studio di Padova, dove vi rimane per 18 anni, considerati gli anni più sereni e felici della sua vita.

Per quanto riguarda la sua vita privata, in questo periodo, dalla convivenza con Marina Gamba, veneziana, ha tre figli, due femmine e un maschio.
Nel 1609, in seguito alla riscoperta e al perfezionamento del cannocchiale, osservando i fenomeni celesti, compie una serie di scoperte come la natura montuosa della luna, l’individuazione di stelle prima sconosciute e dei quattro satelliti di Giove, chiamati Astri Medicei.

Tutto ciò viene presentato alla comunità scientifica internazionale nel Sidereus Nuncius, cosa che gli fa conferire la nomina di primario matematico e filosofo granducale, senza obbligo di insegnamento e a onorevoli condizioni economiche. In quello stesso anno scopre gli anelli di Saturno, le macchie solari, le fasi di Venere.

Tornato a Firenze, nel 1611, dopo aver ottenuto i consensi dei maggiori astronomi e matematici del tempo, va a Roma ad illustrare le sue scoperte, duramente osteggiate dagli scienziati tradizionalisti, dove ottiene l’approvazione dai Gesuiti del Collegio Romano.

Ma già si destano i primi sospetti d’eresia da parte dell’Inquisizione. Entra in polemica diretta con un gesuita e, nelle quattro famose “Lettere copernicane”, si trova costretto a porre i limiti tra scienza e fede.

Perciò, nonostante gli amici influenti, il 24 febbraio del 1616, da un decreto del cardinal Bellarmino, viene ammonito ad astenersi dal professare e dall’insegnare la teoria copernicana, in quanto inconciliabile con la fede cattolica, altrimenti sarebbe stato incarcerato.

Pur se profondamente amareggiato, sentendosi forte delle proprie convinzioni, riprende la polemica, e con “Il Saggiatore”, suo capolavoro polemico, ottiene un grande successo.
Nel 1624 intraprende la composizione del “Dialogo dei Massimi Sistemi”, ma la carica rivoluzionaria dell’opera provoca l’immediata reazione dell’Inquisizione, che sequestra il libro e ordina all’autore di recarsi immediatamente a Roma, dove sospetto d’eresia, Galileo viene processato e condannato per aver disobbedito agli ordini della Chiesa.

Il processo si conclude nel 1633 con la condanna al carcere formale, perché, grazie al suo prestigio internazionale e al suo atto di sottomissione, Galileo viene relegato prima a Siena e poi nella villa di Arcetri, presso Firenze, dove muore l’8 gennaio del 1642: Solamente nel 1736 le sue spoglie vengono deposte nella basilica di Santa Croce a Firenze.