一次全家去看木偶戲，給了他很大的啟發。他發現妹妹們對木偶十分著迷。他想：“我為什麼不自己給妹妹們做一些木偶呢？如果她們喜歡玩木偶，我不就可以有更多的時間做自己的事了嗎？”
於是，他極力回想著木偶的樣子，琢磨著怎麼能夠使那些木偶運動起來。當時，他在台下隻是遠遠地看，似乎每個木偶上都有好幾條線，演員們就是通過這幾條線來控製木偶的。
伽利略找來木頭、刀、線等工具，花了三天三夜時間，手上也不知被劃破了幾刀，終於做出了第一個木偶。他給木偶描上臉譜，拿給妹妹們看。果然，兩個妹妹歡呼雀躍，立刻就被這個新玩具吸引了。伽利略卻並不怎麼高興，因為這個木偶，動起來還很僵硬，隻能做一些簡單的動作。有什麼地方不對呢？他又琢磨開了。
“你看看我是怎麼走路的，伽利略。”文森西奧有意啟發他。伽利略怔怔地看著父親在客廳裏走了兩個來回，突然間恍然大悟：“我知道了，人有關節！”
伽利略一把從妹妹手中奪過木偶，立刻動手進行改進。再一試，成功了！
伽利略一發不可收拾，又用碎布頭代替木頭，接著做了好幾個木偶，還替妹妹們編了一出木偶戲，給她們每個人安排了幾個角色。他自己呢，當然有了更多的時間，可以安心地思考問題。不過，他也從此迷上了手工製作，常常自己動手做一些東西。
1572年，伽利略8歲了。他個子不高，還有一點兒胖，但這並不影響他觀察細膩，思維敏捷。
一天晚飯後，文森西奧帶著全家人到比薩廣場散步。伽利略和妹妹們高興地在廣場上奔跑、跳躍，就像歡樂的羊群。
突然，伽利略跑到文森西奧身邊，指著比薩斜塔，好奇地問：“爸爸，那座塔怎麼是斜的？”
“哦，你是說比薩斜塔。當初建造這座塔的時候，由於某種計算上的錯誤，塔還沒建成就已經傾斜了。”文森西奧隨口說。
“那它為什麼不會倒呢？”伽利略顯然不滿意父親的回答。
“這個，我也說不好。不過，這座塔已經成為世界建築史上的奇跡了。”
“等我長大了，一定會揭開這個迷的！”伽利略充滿自信地說著，轉身又跑開了。
望著伽利略遠去的背影，文森西奧夫婦倆討論起來。文森西奧說：“親愛的，你不覺得咱們的兒子很有前途嗎？他總是比別的孩子觀察得仔細，思考得多。”
“是呀，現在他的問題越來越多，也越來越難回答了。”裘麗婭微笑著說，“再過幾年，咱們應該讓他到佛羅倫薩去上學，聽說那兒的瓦布羅薩的卡馬多斯修道院還不錯。”
修道院是天主教培訓神父的學院，不過在當時，還沒有世俗的普通學校，請不起家教的孩子隻能到修道院去學習，因為除了宗教教義，修道院也傳授一些算術、拉丁文知識。
“對，要不然，伽利略整天學些數學、音樂之類的，就算成為數學家、音樂家，又有什麼用呢？”文森西奧說。
伽利略並不知道父母對自己的安排，仍然睜著一雙好奇的眼睛，仔細地觀察著身邊的一切。他尤其對天空的事物感到不可理解，常常想，白天月亮星星都到哪兒去了？為什麼天一黑，月亮星星就亮了？為什麼有時候月亮是圓圓的，有時候卻是彎彎的？他希望從書中找到答案，可是書中也沒有答案。他想起那年做木偶的事，自己不就是通過觀察，解決了木偶運動不靈活的問題嗎？他相信自己可以用同樣的辦法，解決天空的問題。
“對，我要從今天開始，對天空進行觀察。”伽利略暗暗地下定決心。
天漸漸黑了，伽利略趁家裏人都睡著了，悄悄地溜出家門，坐在地上，抬頭仰望蒼穹。周圍靜極了，隻有星星的眼睛眨呀眨，他仰得脖子都酸了，望得眼睛都疼了，也還是什麼都沒發現。
一連幾天，伽利略白天黑夜地仰望天空，晚上就算凍得瑟瑟發抖，也不肯進屋睡覺。第五天夜裏，他終於抵不住困意，坐在門口睡著了。
父親這才發現了伽利略的秘密。
幾天的觀察使伽利略明白，光靠好奇心和肉眼的觀察，除了能看到天空的一些小變化外，根本不可能破解天空的奧秘。如果能夠像小鳥那樣飛上天，近距離地看一看月亮和星星，不就什麼都解決了嗎？
伽利略問文森西奧：“小鳥為什麼能夠在天上飛來飛去，而人隻能在地上走呢？”
“你認為呢？”對伽利略的問題，文森西奧已經大多數都回答不上來了，所以常常隻是反問伽利略。因為這樣地反問，總是能讓伽利略一步一步地深入思考，從而自己找到一些答案，盡管這些答案不一定都正確。
伽利略沉思著說：“我想，那是因為所有的鳥都有翅膀，而人沒有。”
伽利略決定給自己安上翅膀，也體驗一次飛翔的感覺，最好能飛上天，飛到月亮和星星上去，探索出天空的秘密。
他找來一些竹子，劃成片，紮成了一對巨大的翅膀。他把翅膀綁在兩隻胳膊上，使自己看起來就像一個滑稽的怪物。兩個妹妹一直好奇地看著他忙來忙去，見他這副模樣，笑得前仰後翻的。