Interessa-se por matemática e ciências e chega a fazer um curso na universidade. Por falta de recursos, não consegue continuar os estudos e retorna a Florença em 1585. Leciona matemática na academia da cidade até 1592.
No ano seguinte assume a cátedra da matéria na Universidade de Pádua, onde permanece por 18 anos. Ao final desse período, publicaHistória e Demonstração em Torno das Manchas Solares (1613) e descobre os quatro satélites de Júpiter, provando que alguns astros são capazes de orbitar em torno de outros. Observa que Vênus tem as mesmas fases da Lua e conclui que o planeta, como a Terra, também orbita ao redor do Sol.
É o responsável pela fundamentação científica da Teoria Heliocêntrica de Copérnico, apresentada em 1632 na obra Diálogo sobre os Dois Máximos Sistemas do Mundo. Em 1633 é processado por heresia durante a