佛羅倫薩實在太讓伽利略失望了。這是一個人才濟濟卻又人才相伐的城市，他再也不想進入那些對他沒有尊重態度的豪門大宅了。太多的失望和無奈，迫使伽利略不得不考慮新的方向了。經過幾天的思考，他決定到別處去尋找快樂。
幾個月以後，伽俐略回到了佛羅倫薩。他雖然身體上很疲憊，但是精神上顯得無比充實。吉烏莉婭看著曬得黝黑的兒子，不禁有一些心疼。可是，看到兒子高高興興地說著他的見聞和收獲，吉烏莉婭稍稍安了點心。１５８７年的羅馬之行是伽利略的第一次羅馬之行。
羅馬之行給了伽利略許多珍貴的記憶。他在那兒見到了克勒菲神父，他對伽利略的發明十分欣賞，並給了伽利略很多支持和鼓勵。
可是，現實終歸是現實，伽利略回到佛羅倫薩，他的前途仍然一片迷茫，他仍沒有找到自己的用武之地。不久，宮廷數學家裏奇給他帶來了一個好消息。
原來，不隻裏奇，另外還有好幾位佛羅倫薩的知名學者對伽利略的科學論文和流體靜力學分析十分讚賞。可是，比薩大學沒有數學教授的席位，於是，這幾位名流一同向托斯卡納大公提出建議，在比薩大學設立這一教席，並聘請伽利略來擔當這個職位。
於是伽利略帶上母親給他準備的行李上路了，給在佛羅倫薩的父母留下一片朦朧的企盼。
比薩大學的學生，一向都有一個傳統，那就是自由選擇一位教授作為自己的家庭教師。伽利略本來打算到了比薩大學可以多收幾個私人學生，這樣可以增加收入，可是，事與願違。他不但在這方麵缺乏名氣，而且，由於缺乏經驗，所以他的演講也並不十分出色，因此，選伽利略來當私人老師的學生寥寥無幾。
當然，還有一些學生不選擇伽利略做私人老師是因為他的個性。伽利略這個人愛憎分明，對學生也不例外。他對那些聰明、又有天分的孩子特別地喜歡，麵對這些學生的時候，伽利略會立刻變得十分和藹可親。他是一個十分富有同情心的老師，常常不厭其煩地為學生解釋那些最難懂的題目，他甚至可以把自己的事情放在一邊，然後花掉大部分的時間和學生們一起研究他們的那些古怪的想法。伽利略對少數與他意氣相投的學生十分地溺愛，他會忘記自己的身份，和他們打成一片，和他們一起談天說地。相反，伽利略對於那些反應遲鈍和接受新觀念較慢的學生卻實在難以忍受。伽利略會在課堂上對他們顯出不耐煩的情緒。他實在是克製不了自己，他不明白這些學生怎麼會那麼迂腐。於是，這些資質較差的學生對於這位不比他們大多少的老師的辛辣非難，就變得陰沉不高興起來，並且滿腹牢騷。
伽利略是一個有勇氣有批判精神的人，所以他在授課中常常講述一下自己的新觀點。這一行為讓那些已經習慣了照本宣科的老學者們十分不滿。他們幾乎都是亞裏士多德的忠實信徒，他們是不允許被自己奉為神明一樣的偶像被像伽利略這樣的年輕人當作靶子的，而且，他們極不喜歡伽利略發表觀點時的挑戰態度。他們認為，伽利略本可以緩和一點來表達他的觀點。
也就是在這期間，伽利略做了著名的比薩斜塔實驗，正是挑戰亞裏士多德的理論。
托斯卡納大公的私生子約範尼德美第奇王子一心想著有一天自己會創造出一個奇跡，讓佛羅倫薩乃至整個歐洲大吃一驚。他曆經兩年的時間製造出一台挖泥機，並請伽利略來對這台機器進行質量、效能方麵的審查。
伽利略在仔細檢查了這台機器以後，他實事求是地說明了情況：這台機器根本不符合機械製造原理，所以，根本不能工作。
因為說這台機器不能工作，王子惱羞成怒，把責任全都推到了伽利略身上。他發誓要把伽利略趕出比薩城去。