聽了伽利略的話，瑪竇?利奇和藹地說："別泄氣，你可以努力自學啊，有什麼困難，任何時候都可以來找我。"
聽了瑪竇?利奇的鼓勵，伽利略越發刻苦鑽研數學和物理學，他把從宮廷數學家那裏借來的每一本書，都用心地閱讀。然而，他絕不是那種迷信書本的人，那些人們認為是真理的權威結論，在伽利略的腦子裏常常會遭遇意想不到的質疑，他常常為此而感到苦惱，隨之陷入深深的思索之中，最終他選擇通過自己的實驗推倒那些長久以來被認為是權威的結論。可是在當時，有誰會相信一個醫科大學生的科學發現？何況他的結論否定的是當時的權威說法。
就在這時，父親知道了伽利略並沒有按照自己的意願學習醫學，而是成天迷戀著不相幹的實驗的真相，於是，嚴厲的父親決定停止伽利略的學業，讓他回家去當一個店員。
伽利略灰心極了，他離開了有著良好學習環境的比薩大學回到佛羅倫薩。但是他的選擇始終沒有改變。
回家後，他看起來的確是老老實實當起了一名店員，但是他的心裏一時一刻也沒有忘記數學和物理學。沒有起碼的學習條件，也沒有老師可以求教，他就想方設法找到一些自然科學的書籍，以頑強的毅力刻苦自學。沒有精密的實驗儀器，他就拿一些日常的用品來做實驗，實驗一次次成功，並且還解決了許多的實際問題，使得伽利略的名聲越來越大，人們開始關注織物店裏的這個年輕的科學家。
1589年夏天，在佛羅倫薩的店鋪裏度過了四年自學生活的伽利略，又一次得到宮廷數學家瑪竇?利奇的鼓勵，並且還得到了貴族蓋特保圖侯爵的推薦。這一次他獲得了比薩大學數學和科學教授的職位。這時，他隻有25歲。
伽利略從此可以專心從事他向往的科學研究。就在這不久，伽利略進行了著名的自由落體實驗，他在比薩斜塔上扔下的鐵球，不僅證明了不同重量的物體由同一高度下落時速度是相同的，更重要的是，這個大膽的結論推翻了亞裏士多德的權威結論，這引起了不小的社會轟動。在那些思想保守、頭腦僵化的人眼裏，這個舉動無異於挖了他們的祖墳，亞裏士多德的信徒們與伽利略開始勢不兩立了。
伽利略的麻煩隨之而來。在比薩大學待了一個學期，伽利略又失去了職位。原因是他得罪了一個大公爵的親戚喬範尼。這個喬範尼是個不學無術的人，他聲稱發明了一台挖泥船，假惺惺地跑來征求伽利略的意見。當伽利略仔細觀察了挖泥船的模型後，直言不諱地告訴他，設計不合科學原理，根本不能使用。喬範尼碰了一鼻子灰，不但不接受伽利略的意見，反而固執地堅持下水實驗，結果船沉了。事實證明伽利略的判斷是完全正確的，但惱怒的喬範尼反而遷怒於伽利略，在學校散布流言蜚語，攻擊他是"陰險的人"。那些早就心懷不滿的亞裏士多德的信徒，便乘機對他大肆攻擊，一時間鬧得滿城風雨。在這種氣氛中，伽利略不得不離開了比薩大學。
無奈，伽利略再一次求助於蓋特保圖侯爵。這位珍惜人才的貴族再一次伸出友誼的手，他運用自己的影響，把伽利略推薦給帕多瓦大學，帕多瓦是意大利北部一個學術氣氛濃厚的小城，距離美麗的海濱城市威尼斯不遠，屬於威尼斯共和國管轄。1592年，28歲的伽利略被任命為帕多瓦大學的數學、科學和天文學教授。從此，伽利略迎來了一生中的黃金時代。
伽利略一生的重大發現和發明包括很多的方麵，其中一項影響巨大的發明是--望遠鏡。利用它，揭開了一個又一個宇宙的秘密。伽利略發現月球表麵凹凸不平，木星有四個衛星（現稱伽利略衛星），太陽黑子和太陽的自轉，金星、木星的盈虧現象以及銀河由無數恒星組成等。他用實驗證實了哥白尼的"地動說"，徹底否定了統治千餘年的亞裏士多德和托勒密的"天動說"。
一個又一個振奮人心的發現，促使伽利略動筆寫一本最新的天文學發現的書，他要向全世界公布他的觀測結果。1610年3月，伽利略的著作《星際使者》在威尼斯出版，立即在歐洲引起轟動。
但是，他沒有想到，望遠鏡揭開的宇宙的秘密大大觸怒了很多人，一場可怕的厄運即將降臨在這位傑出的科學家的頭上。
1615年冬季的一天，天氣寒冷異常，天空籠罩著陰沉的烏雲，伽利略孤身一人來到羅馬。沒有鮮花和笑臉，到處是冷漠的沒有表情的麵孔，連熟悉的人也像躲避瘟疫似的離他遠遠的。原來伽利略的名字上了羅馬宗教裁判所的黑名單，他是被臭名昭著的宗教裁判所傳訊到羅馬來接受對他的審訊的。
在教會的威脅下，伽利略被迫做了放棄哥白尼學說的聲明。他懷著極其痛苦的心情回到佛羅倫薩，在沉默中度過了很多年。但是伽利略的內心深處並沒有放棄哥白尼學說，經過長久的醞釀構思，用了差不多五年時間，一部偉大的著作《關於兩種世界體係的對話》終於誕生了，係統闡述了他的發現和對世界的重新認知。
很快，嗅覺比獵狗還靈的教會嗅出了這本書包含的可怕思想，從字裏行間流露出來的大膽結論使神學家們感到極大恐慌。那些早就對伽利略心懷不滿的學術騙子立即和教會勾結，羅織罪名，陰謀策劃，為迫害伽利略大造輿論。1632年8月，羅馬宗教裁判所下令禁止這本書出售，並且由羅馬教皇指名組織一個專門委員會對這本書進行審查。伽利略預感到大禍臨頭，果然，到了10月，他接到了宗教裁判所要他去羅馬接受審訊的一紙公文。
這時候的伽利略已是69歲的老人，病魔纏身，行動不便，許多關心他的人到處為他說情，但是羅馬教皇惱怒地說："除非證明他不能行動，否則在必要時就給他戴上手銬押來羅馬！"
沒有任何辦法的伽利略隻好抱病來到羅馬。他一到羅馬便失去自由，並被關進了宗教裁判所的牢獄，任何人都不允許和他接觸。最終在審訊和刑罰的折磨下，伽利略被迫在法庭上當眾表示懺悔，同意放棄哥白尼學說，並且在判決書上簽了字。
自此以後，伽利略開始淡出人們的視線，選擇在家潛心休養。伽利略的晚年生活非常悲慘，照料他的女兒賽麗斯特竟然先於他離開人世。失去愛女的過分悲傷，使伽利略雙目失明。然而即使在這樣的條件下，他也沒有放棄自己的科學研究工作。
1642年1月8日，淩晨4時，偉大的伽利略--為科學、為真理奮鬥一生的戰士、科學巨人離開了人世，享年78歲。在他離開人世的前夕，他還重複著這樣一句話："追求科學需要特殊的勇氣。"
具有諷刺意味的是，在300多年後的一次世界主教會議上，羅馬教皇提出重新審理"伽利略案件"。為此，世界著名科學家組成了一個審查委員會，負責重新審理這一冤案。其實，根本就沒有審理的必要，宇宙飛船在太空飛行，人類的足印深深地留在月球的表麵，人造衛星的上天，宇宙測探器飛出太陽係發回的電波......所有這些現代科學技術的進步，早已證明了伽利略研究的正確性。