המתמטיקאי, האסטרונום, הפיזיקאי והממציא האיטלקי גלילאו גליליי חי בין השנים 1564 עד 1642. גלילאו גילה את "האיזוכרוניזם של המטוטלת" המכונה "חוק המטוטלת". גלילאו הדגים במגדל פיזה כי גופות נופלות במשקלים שונים יורדות באותה קצב. הוא המציא את הטלסקופ השבירה הראשון, והשתמש באותה טלסקופ כדי לגלות ולתעד את הלוויינים, כתמי השמש והמכתשים של צדק בירח כדור הארץ. הוא נחשב ל"אב השיטה המדעית ".
בציור למעלה מתואר גלילאו צעיר בן עשרים המתבונן במנורה המתנדנדת מתקרת הקתדרלה. תאמינו או לא גלילאו גליליי היה המדען הראשון שציין כמה זמן לקח כל חפץ מושעה מחבל או שרשרת (מטוטלת) להתנדנד קדימה ואחורה. לא היו אז שעון יד אז גלילאו השתמש בדופק שלו כמדד זמן. גלילאו ציין כי לא משנה כמה גדולים הנדנדות, כמו בזמן המנורה הנדנדה לראשונה, לכמה הקטן הנדנדות היו כאשר המנורה חזרה לקיפאון, הזמן שלקח לכל הנדנדה להשלים היה בדיוק הזמן אותו.
גלילאו גליליי גילה את חוק המטוטלת, שזכה למדען הצעיר לשמצה ניכר בעולם האקדמי. חוק המטוטלת ישמש בהמשך בבניית שעונים, שכן ניתן להשתמש בו כדי להסדיר אותם.
בזמן שגלילאו גליליי עבד באוניברסיטת פיזה, התקיים דיון פופולרי על מדען ארוך ומת
פילוסוף קרא אריסטו. אריסטו האמין שחפצים כבדים יותר נופלים מהר יותר מחפצים קלים יותר. מדענים בתקופתו של גלילאו עדיין הסכימו עם אריסטו. עם זאת, גלילאו גליליי לא הסכימה והקימה הפגנה ציבורית בכדי להוכיח שאריסטו טועה.כפי שתואר באיור לעיל, גלילאו השתמש במגדל פיזה לצורך הפגנתו הציבורית. גלילאו השתמש במגוון כדורים בגדלים ומשקלים שונים, והפיל אותם יחד עם ראש מגדל פיזה. כמובן שכולם נחתו באותו זמן מכיוון שאריסטו טעה. חפצים במשקלים שונים כולם נופלים על האדמה באותה מהירות.
כמובן שהתגובה הזחוחה של גלילאו להוכחתו כצדק לא זכתה לו בלי ידידים והוא נאלץ במהרה לעזוב את אוניברסיטת פיזה.
עד 1593 לאחר מות אביו, מצא עצמו גלילאו גלילי מעט מזומנים והמון שטרות, כולל תשלומי הנדוניה עבור אחותו. באותה העת ניתן היה להכניס את כל אלה לחובות בכלא.
בשנת 1596, גלילאו גליליי עשה את דרכו בבעיותיו של החייב בהמצאה המצליחה של מצפן צבאי המשמש לכיוון מדויק של כדורי תותח. שנה לאחר מכן בשנת 1597, גלילאו שינה את המצפן כך שניתן להשתמש בו למדידות קרקע. שתי ההמצאות הרוויחו מגלילאו קצת מזומנים נחוצים.
התצלום למעלה הוא מאבני לוד חמושים, ששימשו גלילאו גליליי במחקריו על מגנטים בין 1600 ל- 1609. הם עשויים ברזל, מגנטיט ופליז. אבן יסוד בהגדרתה היא כל מינרל ממוגנט באופן טבעי, המסוגל לשמש כמגנט. א אבן לוויין חמושה הוא אבן שקע משופרת, בה הדברים נעשים בכדי להפוך את אבן הלבן למגנט חזק יותר, כמו שילוב והצבת חומרים מגנטיים נוספים יחד.
מחקריו של גלילאו במגנטיות החלו לאחר פרסום "דה-מגנט" של ויליאם גילברט בשנת 1600. אסטרונומים רבים ביססו את הסבריהם על תנועות פלנטריות על מגנטיות. לדוגמה יוהנס קפלר, האמינו שהשמש היא גוף מגנטי, ותנועת כוכבי הלכת נבעה מפעולת המגנט המערבולת המיוצרת על ידי סיבוב השמש וכי גאות ושפל של אוקיינוס התבססו גם על המשיכה המגנטית של ירח.
גלילאו לא הסכים עם זאת, אך עם זאת, במשך השנים שפחות בילו בביצוע ניסויים על מחטים מגנטיות, נטייה מגנטית והתחמשות המגנטים.
בשנת 1609, במהלך חופשה בוונציה, נודע לגליליאו גליליי כי יצרנית המשקפיים ההולנדית המציאה את משקפת השמש (מאוחר יותר שונה שם לטלסקופ), המצאה מסתורית שעלולה לגרום לחפצים מרוחקים להיראות קרובים יותר.
הממציא ההולנדי הגיש בקשה לרישום פטנט, אולם חלק ניכר מהפרטים שסבבו את הכוסית הוחזקו בהמולה, שכן השמועה על כך שהסביבה הייתה יתרון צבאי להולנד.
בהיותו מדען תחרותי מאוד, גלילאו גליליי התכוון להמציא את הסוגר-משלה שלו, למרות שמעולם לא ראה מישהו באופן אישי, גלילאו רק ידע מה הוא יכול לעשות. תוך עשרים וארבע שעות בנה גלילאו טלסקופ כוח 3X, ובהמשך לאחר מעט שינה בנה טלסקופ כוח 10X, אותו הדגים לסנאט בוונציה. הסנאט שיבח את גלילאו בפומבי והעלה את שכרו.