倔強的伽利略並沒有屈服於校長及一些保守的老教授的重壓和指責，反而堅定了他堅決鬥爭到底的決心。他深有感觸地說：“假如亞裏士多德是像老教授們所想象的那種人，那他就是思想頑固、態度固執的卑鄙小人，一個視別人如笨拙綿羊，欲使自己的法令淩駕於感覺、經驗和大自然之上的專橫的人。而事實上，恰恰是亞裏士多德的追隨者們給他戴上了絕對權威的桂冠，而不是他本人竊取了這一權威。所以，我常常感到奇怪，那些對亞裏士多德每一言辭都信奉不渝的人，難道不明白正是他們自己玷汙了亞裏士多德的光榮和聲譽嗎？他們越是這樣抬高他的威望，實際上就越貶低了他的權威。我在實驗中發現這位聖哲的一些命題是錯誤的，而他們卻頑固地堅持，總是試圖說服我，他們奉行的是對的，這反而使我更加懷疑亞裏士多德所講的，難以理解其哲學原理是否正確。”
伽利略的這番言論無疑是火上澆油，固執的教授們認為這是與聖哲進行公開的反叛。他們群起指責說：“狂妄的年輕人，你能證明這些嗎？你未免太天真了吧！”
信心十足的伽利略鎮靜自如，他反複強調說：“實驗可以證明一切！”
伽利略決定進行一次大的公開實驗來證明自己的觀點。
實驗的地點該選在哪裏呢？這個問題使伽利略很費一番腦筋。實驗的地點一定要選在引人注目的地方，這樣可以吸引更多的人觀看，實驗成功後才能產生轟動效應。經過一番思考，他認為把地點選在比薩斜塔是合適的，因為這裏處於比薩城的中心，是人們聚集的地方。
於是伽利略在比薩大學的校園裏宣布他要在比薩斜塔上進行公開實驗，證明他的理論是正確的，並邀請全校的師生去觀看。
消息傳出，猶如一顆炸雷，使寂靜的校園翻了天，許多教授大為不滿，一起到校長那裏告狀聲討。自恃老謀深算的校長心裏卻想，讓伽利略當眾出一次醜，正好殺殺他的傲氣。基於此，校長並沒有對伽利略的“狂妄之舉”加以限製和幹涉，他天真地等著看伽利略出“洋相”。
1590年的一天，伽利略早早地來到比薩斜塔下，跟隨他的是一些喜愛科學、敢冒風險的大學生們，他們都堅決支持伽利略教授的實驗。又過了一會兒，比薩大學的校長、教授、學生，還有許多看熱鬧的市民，將斜塔圍了個水泄不通。
人們議論紛紛，喧鬧不止。教授和大學生們都曾爭論過伽利略的這條新理論，所以今天都趕來觀看這個“誘人”的實驗，他們當中的許多人抱著幸災樂禍的心理，準備看伽利略在這裏栽跟頭實驗失敗。一些市民對將要發生的事情不太清楚，就向大學生詢問。
“年輕人，請問，這裏要發生什麼事？”
“伽利略教授想通過實驗證明亞裏士多德的自由落體運動觀點是錯誤的。”大學生喊道。
“啊，伽利略膽大包天，聖哲的理論已被大家公認了2000年之久，他做一個實驗就能推翻，真是豈有此理！”市民中響起憤怒的呐喊，“連小孩都知道，重10倍的石頭下落的速度要比輕的快10倍。聖哲的理論怎麼能錯呢？”
幾位比薩大學的老教授捋著花白長須，對市民的話頻頻點頭，表示讚許。
在高達54.4米的比薩斜塔上，伽利略和他的兩個學生分別站在斜塔的第八層、第五層、第三層。塔下，伽利略安排了3名學生察看沙漏測時計，把好時間關。
一切準備就緒，站在斜塔頂層的伽利略聲音洪亮地對塔下圍觀的人群說：“現在，我要用實驗證明，亞裏士多德的落體定律是不符合事實的。”爾後，伽利略用手一揮，站在第三層的學生將手中一大一小的石頭同時從塔上扔了下去。一瞬間，兩塊石頭同時從斜塔上落下。塔下手握沙漏計時器的學生馬上報告結果：大小石塊落地時間相同。
人群騷動起來。人們的臉上浮現出將信將疑的神色。
這時，伽利略又命令站在第五層的學生把一大一小的兩個木球同時扔了下去，測定結果時間仍是相同！
圍觀的許多人交頭接耳地議論起來。
校長和老教授們的臉色很不好看，額頭上也慢慢沁出汗來，但是他們仍固執地認為，伽利略是在胡鬧。
伽利略將頭從斜塔頂層探出來，他手裏揮動著一大一小兩個鐵球對塔下的人們說：“這個球重十磅，那個球重一磅。先前兩個實驗的兩木球、兩石塊也是這個重量比例，現在我要親自試驗了！”
他把兩個球同時扔了下去。結果還是同時著地。
人群沸騰了。
“他說得對，兩個球重量不同但確實能在等距離內同時落地。”眼見為實，人們發出讚同聲。
伽利略的眼中閃著激動的淚花，啊，實驗終於證實了亞裏士多德自由落體理論是錯誤的！而他是對的！
當伽利略從比薩斜塔走下來時，人群中爆發出了一陣陣熱烈的掌聲。
“不要鼓掌，你們是受了他的欺騙！”校長和老教授們慌亂地喊著，“伽利略，你一定是施了什麼魔法，讓兩個球同時落地。亞裏士多德的理論是絕對不會錯的。”
伽利略則微微一笑，說：“如果不信，我可以再上去重做一遍實驗，這回可要看仔細。”
校長忙一擺手，說：“算了，你不要再做了。亞裏士多德是以道理服人的。重東西當然比輕東西快，這是公認的真理。就算你的實驗是正確的，但說明不了問題。”
伽利略不慌不忙地說：“看來，你們是信教條而不信親眼所見的事實。現在，我把大小兩個鐵球綁在一起，從空中扔下，按照亞裏士多德的高論，你們說說，它落下時比重球快呢還是比重球慢？”
“一定比重球快！因為重球和輕球加在一起，更重了。”校長很不屑一顧地答道。
一位年長的教授這時擠上前來，趕忙拉了一下校長的長袍袖子，帶著嘲諷的語調說：“狂妄的年輕人，你以為這個小伎倆能唬弄住我們嗎？重球和輕球綁在一起當然是比重球下落慢。因為，輕球拉著重球，所以下落速度應該是兩球的平均值，介於重球和輕球之間。”
伽利略故作奇怪了：“聖哲亞裏士多德隻有一個，按照他的理論，你們為什麼會得出兩個結論呢？”