伽利略由於長期刑訊的摧殘，再加上病痛的折磨，身體虛弱到了極點，他被帶出法庭，無法行走，先被關押在羅馬附近尼哥利公爵的一幢別墅裏。尼哥利公爵是伽利略的好友。伽利略在這裏休養一段時間後，身體略有恢複，便被遣送佛羅倫薩鄉下阿塞特裏村他的家中。伽利略就在這冷落和孤寂的囚禁生活中，度過了他生命的最後9年。
伽利略在教會監視人員押解下，回到阿塞特裏村時，已是寒冬季節。回到離別近一年的家，他百感交集。舉目望去，隻見那所舊屋在呼嘯的寒風中，孤零零地立在那裏。庭院鋪滿了落葉，幹枯了的葡萄萎縮在藤上，一片淒涼景象。伽利略邁著沉重的腳步跨進庭院。旅途的艱辛，長途跋涉的勞苦，使剛剛回到家裏的伽利略病情更加嚴重。尤其是精神上的打擊，使他在心靈上受到了極大的傷害。羞愧、苦惱時時縈繞在他的心頭，不停地折磨著他，好長一段時間他臥病在床。
伽利略的大女兒瑪麗亞，見父親平安回來，高興得流下了眼淚。她用盡心思去安慰年邁的父親，排遣他心中的愁苦。自父親去羅馬受審之日起，她無時無刻不在為父親擔憂，有時茶不思、飯不想，身體也大大受到損害。當伽利略看到女兒憔悴的麵容時，他的心不禁抽搐了……
按照教會法庭的規定，幽禁在家中的伽利略，除了可以看望女兒以外，不經準許不得離開住處一步，也不許他出版任何著作。因此，他的大多數時間，隻好在葡萄園裏消磨時光，或者漫無目的地在屋裏踱步。每當夜深人靜，星光與月光常常激起他對往事的回憶……。最令他懷念的是他在帕多瓦大學的那段生活。他為自己不聽朋友的勸告而離開帕多瓦大學，悔恨不已。假如當初留在帕多瓦大學，那麼威尼斯共和國是不會讓教會法庭來逮捕他的，也不會遭到審判。可是，過去的事已如煙雲，無法挽回了。他又想起他的望遠鏡和他在望遠鏡裏看到的那些神奇的天象，然而正是這些新天象的發現，才使他受審、受辱。一想到羅馬受審，他的心不免又沉重起來。他極力克製自己不去想那些傷心的事兒。他又想起青少年時代所做的科學工作，想起那時所做的實驗。想到這兒，他忽然記起實驗記錄還保存在箱子裏。為何不利用這段時光把它們好好整理一下，寫一部有關他的書留給後人呢？
想起實驗，想起為後人留下一份科學遺產，沉寂的伽利略，思想又活躍起來。他翻出了多年壓在箱底的資料，按照自己研究過的學科性質一一分類整理。他發現這些資料足夠用來寫一部物理學的書了。伽利略立即動手寫作。他想，這個工作不僅可以消磨他所剩無幾的晚年，而且將是一件非常有意義的事情。
然而，不幸又降臨在伽利略老人身上。春天到來的時候，他得到修道院的通知：他的大女兒因病去世了。這不幸的消息使他悲痛欲絕。多年來大女兒精心照料他，安慰他，因此在他的心裏大女兒已成了他的精神支柱。他從此不僅失去了最心愛的女兒，也失去了一位知心朋友。他的二女兒則很少從靜修室裏出來和他見麵。而他的兒子萬桑佐隻有在要錢時才來看他。愛女的死，這個突如其來的打擊對於伽利略實在是太大了。他病倒了。這一次病得很重，持續了好長一段時間，幾周後才慢慢好轉。可是他的雙眼卻受到了嚴重損害。他的視力一天不如一天，心情也越來越壞了。好在這時又傳來消息說，《對話》已經譯成拉丁文在斯特拉斯堡出版了。隨後又聽說被譯成英文出版。許多人為了了解哥白尼學說，爭相購買這本書，還有一些人是出於好奇，想知道這本“禁書”的內容而去搶購。教會法庭原想禁止人們接觸哥白尼的地動學說，結果適得其反，更加引起了人們對這本書的極大關注。《對話》的流行，使地動說得到了廣泛的傳播，這正是伽利略所期望的。
《對話》譯文的出版，使伽利略備受鼓舞。精神狀態因此大有好轉。他又煥發出新的創作激情，投入到著書立說的工作中去。
伽利略不顧年邁體衰，在極端困難的條件下，經過3年的艱辛努力，整理了他一生所做的有關力學的實驗，終於在1636年偷偷地完成了他一生中另一部更有代表性的偉大著作：《關於力學和位置運動的兩種新科學的對話和數學證明》，或簡稱為《關於兩種新科學的對話》。伽利略的這部光輝著作，也是以三人對話的形式寫的。它是一部物理學，特別是力學的新著。書中係統地總結了他一生中對物理學的所有研究成果，對動力學、彈性力學、材料力學、聲學、彈道學及科學方法論等方麵，均有生動的論述。這一巨著從根本上否定了亞裏士多德的運動學說。著作中的實驗研究雖然絕大部分是他在帕多瓦大學任教期間完成的，但這些實驗研究的理論總結卻凝聚了他畢生的心血。這部著作是近代力學作為一門獨立的科學的奠基之作，科學家們稱它為伽利略獻給現代文明的一份厚禮。伽利略自己也認為這是超越他過去所寫的一切作品的一本書。伽利略在後來的自述中說：“我認為這是我一切著作中最有價值的。因為它是我極端痛苦的果實。”著名的數學家拉格朗日對伽利略在力學上的貢獻給予了很高的評價。他說：“伽利略是動力學的奠基者，他的一係列發現為力學的發展開辟了令人望不到頭的道路。”