Hoewel niet de uitvinder van de telescoop, was Galileo een van de eersten die het gebruikte voor astronomische waarnemingen. De telescoop stond hem toe:

* Zie de fasen van Venus: Deze fasen waren vergelijkbaar met de fasen van de maan en leverden sterk bewijs dat Venus de zon ronddraait, niet de aarde.

* Observeer de manen van Jupiter: Dit toonde aan dat niet alle hemelse lichamen rond de aarde draaiden en het geocentrische model tegenspreken.

* Zie zonnevlekken: Deze vlekken op de zon daagden het idee uit van een perfecte en onveranderlijke hemelse sfeer.

* Observeer de Melkweg: Galileo zag dat de Melkweg uit talloze sterren bestond, wat een groot en complex universum suggereert.

Deze observaties, samen met zijn observaties van de kraters van de maan en de ringen van Saturnus, leverden cruciaal bewijs voor het heliocentrische model van het zonnestelsel, voorgesteld door Nicolaus Copernicus decennia eerder.