1610年3月，伽利略出版了一本新書--《星星的使者》。書中詳細生動地描述了他通過望遠鏡所看到的真實的星空。在這本書中，伽利略首次公開支持哥白尼學說。
這本書為伽利略帶來了極大的榮譽，但同時也為他引來了教會不懷好意的關注。他在教會眼中已變成一個非常危險的人物，不僅反對亞裏士多德，現在又開始向托勒密挑戰了。
這本書的發行掀起了一場軒然大波，人們都說“哥倫布發現了新大陸，伽利略發現了新宇宙”。
教會的威脅
1610年3月，為了對科西莫大公表示友好和親近，伽利略以科西莫家族的姓氏--“美第奇”為木星的四顆衛星命名。這年9月，伽利略前往佛羅倫薩擔任宮廷數學家。宮廷數學家是一個很清閑的職位，除了教授王子學習數學，伽利略的大部分時間都用在天體觀測上。
通過對土星的觀測，伽利略發現土星好像長了兩隻“耳朵”，但是他的透鏡還不足以使他真正看清楚那到底是什麼東西（我們現在知道，伽利略所看到的其實是土星的光環）。伽利略覺得他可能發現了土星兩側的兩個“伴星”，但他不太肯定自己的看法，於是用一句秘語把這個發現發表了。
伽利略連續觀察金星好幾個月。他注意到有個緩慢的變化正在發生。“新月”狀的金星漸漸變得飽滿，但整個行星的大小看上去似乎在變小。幾個月之後，金星變成了“滿月”狀，但這時它的大小變得更小了。在這之後，金星又逐漸從“滿月”變成“殘月”，而它的大小看上去也漸漸地變大了。
1610年是伽利略在天文學發現上收獲最多的一年。這一年12月，伽利略在天空中又有了一個不同尋常的發現。他觀察到金星也有位相，就如同月亮的盈虧一樣。
如果以托勒密地心說體係來解釋的話，金星和地球之間的距離永遠不會更改，那麼就看不到金星體積大小的變化。
伽利略用他的望遠鏡為哥白尼日心說找到了有力的證據：金星位相的發現直接證明了托勒密體係是錯誤的。
1611年3月，伽利略來到了羅馬。在羅馬學院，他受到了非凡的禮遇。
在這期間，伽利略還加入了一個極為著名的科學團體--林齊學會（又可譯為“山貓學院”）。他把自己的望遠鏡展示給許多人看，透過望遠鏡的鏡片，人們還看到了好多原先用肉眼看不到的星星。更重要的是，人們親眼看到了真實的月亮表麵，正像伽利略所言。
這年4月，一位德國耶穌會的會士克裏斯托夫·沙伊納觀察到太陽表麵有許多暗色斑點，他把它稱為“太陽黑子”。但沙伊納又不願意承認太陽黑子是太陽本身所具有的。光輝、神聖的太陽豈能有“汙點”？於是，他把它們解釋為緊靠在太陽的表麵、繞著太陽運轉的微小行星。
伽利略在對太陽進行了細致的觀察之後，發表了一篇《關於太陽黑子及它們的現象的論證和發展過程》的文章，文中就太陽黑子在太陽表麵移動的問題對沙伊納的觀點做了反駁。他認為這些暗色斑點是太陽本身就具有的，而絕非什麼微小行星。
由於沙伊納的觀點有著權勢極大的宗教和哲學思想的支持，所以，伽利略已經成為教會的敵人，一個反教會的異端分子。
伽利略被卷入了一場科學與愚昧激戰的旋渦中。教皇和教會決定調查伽利略的學說和觀點。
1616年2月，紅衣主教理事會傳喚了伽利略。在教會強大權勢的威脅之下，伽利略被迫同意不再支持和宣傳哥白尼的思想。
後來，伽利略不得不從羅馬回到佛羅倫薩，搬到了一個叫阿聖翠的小山莊裏，度過了兩年多時間。
1618年的秋天，天空中出現了三顆耀眼奪目的彗星。羅馬數學教授格拉西對此發表了一段關於彗星的講演，他認為盡管彗星出現的時間很短，但它們也是沿著近似於行星的軌道運行。伽利略不讚同這個觀點，他認為彗星的可見路徑更近似於一條直線。
1619年7月，伽利略的一個學生吉丟西當選為佛羅倫薩學院院長，在老師的授意下，他在就職演說中就彗星的問題批駁了格拉西的觀點。格拉西指責伽利略暗地裏支持哥白尼學說，並拉出教會向伽利略發起了瘋狂的攻擊。
此後不久，科西莫大公去世了，伽利略失去了依托。他決定先暫時保護自己，去尋找新的發現，適當的機會，他會挺身而出。
1622年，伽利略寫了一本論述彗星的書--《試金者》。在書中，他巧妙地維護了自己的觀點，批駁了格拉西。書中還給出了科學推理的基本要點，論述了科學研究應該以客觀世界為基礎，而不應該依附於任何權威。
審判
從1624年到1630年，伽利略一直都致力於這本《關於潮汐的對話》的寫作。然而就在他快要完成這本書的時候，卻被告誡說書的題目隱含了他仍舊持有地球在運動的觀點。因此，伽利略又將書名定為《關於兩大世界體係的對話》（簡稱《對話》）。
1632年，《對話》一書在佛羅倫薩出版後立刻成為了暢銷書。它的形式活潑，語言通俗，使哥白尼學說的傳播範圍大大增加了，一時，引起了整個歐洲的關注。
全書由四天的對話構成，三位主人公深入地探討新舊天文學之間的矛盾。其中，塞爾維亞蒂實際是伽利略本人的代言人，辛普裏奇奧則是亞裏士多德學派的代言人，而風趣的薩格雷多則持中立意見。
第一天，他們批評了亞裏士多德自然哲學的基本原則，並表述了月亮表麵的地貌及其山脈、月海等。
第二天，批判了地球不動的謬論並對相對性原理作了仔細的論述。
第三天，討論了地球繞太陽公轉的運動，還對宇宙有限和具有中心的觀點提出了懷疑。
第四天，提出了新的潮汐理論。他指出，在地球上靠地球上發生的現象去證明地球運動是很不容易的，而水這種相對自由的物質卻可以用來證明地球的運動。他明確地說，如果地球不動，潮汐就不會發生，而潮汐是地球運動的必然結果。
伽利略發現的相對性原理，在20世紀初愛因斯坦的相對論建立後，沒有作任何修改，被譽為相對論的“力學版”。
為了讓更多的普通大眾能夠看懂這本書，伽利略使用了意大利文。而且，這本書很快被翻譯成其他的文字，其中包括漢語。
1632年8月，羅馬宗教法庭下令禁止《對話》一書的銷售。因為當教會和反對伽利略的人讀到《對話》時，他們馬上發現了這其中隱含的真相，《對話》是對教會的致命威脅。
兩個月後，伽利略被傳訊到羅馬去受審。這位69歲的老人聽到這個消息，一下子垮掉了。病痛的折磨推遲了伽利略的受審日期。
1633年2月，伽利略終於來到羅馬。他在羅馬度過了漫長的4個月。此時的他已是一個疲憊而多病的垂暮之人。伽利略最終被迫在紅衣主教理事會麵前供認：“自從收到要我放棄哥白尼的觀點的命令那天起，我就一直再也沒有信奉過這些觀點。”
6月22日，年老多病的伽利略在法庭上，被迫作了“認罪”聲明，他承認自己先前發表的所有觀點是錯誤的。但最終，他還是沒有逃過終身監禁的審判結果。
由於羅馬教廷對科學研究的幹預，曾經是文藝複興起源地和中心的意大利在此後的200多年間，再未出現過像伽利略這樣的科學巨人，科學的中心也由此轉向了英國、荷蘭等一些新教國家。
真理不朽
1633年7月，伽利略被送到佛羅倫薩以南不遠處的錫耶納，由皮可羅米尼大主教對其進行監護。皮可羅米尼大主教對伽利略非常同情，在他的努力下，5個月後伽利略從錫耶納回到佛羅倫薩的阿聖翠，在自己的別墅裏過著被監禁的生活，並在那兒度過了他的餘生。
1634年4月，伽利略的大女兒維吉尼亞去世了，已70歲的伽利略受到了沉重的打擊。伽利略本人的健康狀況也是一天比一天糟糕。1637年，伽利略的一隻眼睛失明了，另一隻眼睛也受到了感染，教會當局卻拒絕了他要求去佛羅倫薩看病的申請。然而，即使是到了生命的最後一刻，科學依然與他同在。
1642年1月8日冬季，伽利略停止了呼吸，被安葬在一處偏僻的私人墓地裏。
就在囚禁期間，伽利略寫出了著名的《兩種新科學的論述》。這本書總結了伽利略一生研究的所有成果，它是現代物理學上的第一本巨著。書中涉及材料的強度、落體、杠杆、勻速運動和加速運動、拋物體的運動等物理學各個方麵的問題。它為其後幾代物理學家的研究開拓了道路，其中艾薩克·牛頓是這本書的最大受益者，他的成績幾乎完全建立在伽利略的研究基礎上。
仿佛是命運多舛的伽利略的替身，1642年的聖誕節，英國誕生了另一位偉大的科學家--牛頓。從此，科學揭開了新的一頁。
伽利略用他那活潑的思想、嚴密的邏輯和嚴謹的實驗方法，為科學建立了一套科學的思維和研究方法。他的發現和研究成果給整個世界帶來了一股蓬勃的科學之風。從他之後，科學在世界上的地位才得以確立，人類才真正開始了一個新的科學時代。
時間是最公正的法官，任何想違背真理、利用權勢壓製科學的做法都是愚蠢的。一個世紀以後，教會解除了對伽利略著作的禁令；又過了近100年，各天主教大學已經可以自由講授哥白尼和伽利略的理論；300多年後的1979年，羅馬教皇公開承認伽利略在17世紀所受到的教廷審判是不公正的。公元2000年3月，羅馬教皇對天主教會曆史上所犯的錯誤進行懺悔。
這一切正如伽利略所說：“科學的現象與事實是不容抹殺的，真理永遠不可戰勝。”
大事年表
1564年2月15日，伽利略在意大利的比薩誕生。
1574年全家遷居佛羅倫薩。
1579年就讀於瓦隆布羅薩的一所教會學校。
1581年進入比薩大學學習醫學。
1583年發現了擺的等時性。
1591年在比薩斜塔上進行了有名的落體實驗。
1593年發明抽水泵。
1597年發明比例規並寫了一本有關比例規的使用說明。
1600年布魯諾被燒死。
1606年發明氣溫計。
1609年製造望遠鏡。觀測月球。
1610年觀測到木星的四顆衛星。出版《星星的使者》一書。
1611年加入林齊學會。
1622年完成《試金者》一書。
1632年《關於兩大世界體係的對話》一書出版，被禁止發行。
1633年被判終身監禁。
1637年右眼失明，左眼受到感染。
1642年1月8日，在阿聖翠去世。同年聖誕節牛頓在英國出生。