1597年，伽利略收到开普勒赠阅的《神秘的宇宙》一书，开始相信日心说，承认地球有公转和自转两种运动。1604年，天空出现超新星，亮光持续了18个月之久。伽利略便趁机在威尼斯作了几次科普演讲，宣传哥白尼的学说。由于讲得精彩动听，听众逐次增多，最后达千余人。1615年，一些教士集团控告伽利略违反基督教教义，教皇下达了“1616年禁令”，禁止伽利略以口头或文字的形式保持、传授或扞卫日心说，公开压制他。
1624年，伽利略第四次去罗马，试图说服一些大主教，但毫无效果。此后的6年间，他撰写了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系对话》一书。此书终于在1632年出版了，但是出版后6个月，罗马教廷便勒令停止出售，认为作者公然违背“1616年禁令”，问题严重，亟待审查。1633年初，年近七旬的伽利略在严刑威胁下被审讯了三次，但是他坚持不招供。
教会由于拿不到充足的证据说明伽利略是“异端犯”，只好把他判为“异端嫌疑犯”。判词中说：伽利略有重大异端嫌疑，应该被判处火刑。只有放弃错误和邪说，在我们面前，真心诚意地按照给你指定的方式，拒绝、诅咒、痛恨错误和邪说，我们才允许你免受火刑。伽利略为了免于被烧死，不得不当众诵读了悔过书。1633年的判决以后，伽利略永远失去了自由。
1642年，伽利略病逝。但是随着科学的不断发展，罗马教廷不得不先在1882年承认了哥白尼的日心说，又于1979年承认在300多年前迫害伽利略是个严重的错误。