Zanim doszło do jego sławnego procesu w 1633 roku, Galileo Galilei aż cztery razy przebywał w mieście nad Tybrem. Pierwszy raz w 1611 roku. Rok wcześniej został powołany przez wielkiego księcia Toskanii, a równocześnie swojego byłego ucznia, Cosimo II de Medici, na dwór we Florencji, gdzie otrzymał tytuł dworskiego filozofa i matematyka, jak również tytuł profesora matematyki na uniwersytecie w Pizie, swoim rodzinnym mieście. Na florenckim dworze zagwarantowano mu wszelkie warunki do prowadzenia badań naukowych. Gdy więc przybył do Rzymu, był postacią o ugruntowanej renomie i świetnym zapleczu, jaki stanowił protektorat florenckiego księcia. Zapraszany przez najlepsze towarzystwo, z zapałem opowiadał o dopiero co odkrytych przez siebie kraterach na Księżycu, demonstrując zadziwionym słuchaczom jego pobrużdżoną powierzchnię, a w papieskich ogrodach na Kwirynale budził uznanie, demonstrując plamy na Słońcu. Jezuici z poważaniem przyjęli go w Collegio Romano, gdzie uczony rozprawiał o planecie Wenus krążącej wokół Słońca, co było spójne z wcześniejszym odkryciem Kopernika, dowodzącym, iż również Ziemia krąży wokół Słońca (a nie odwrotnie), co Kościół w tym czasie uważał jedynie za rodzaj hipotezy. I tu należy zaznaczyć, że wyłożona w opublikowanej prawie pięćdziesiąt lat wcześniej pracy Mikołaja Kopernika De revolutionibus orbium coelestium (O obrotach sfer niebieskich) teoria zakładająca heliocentryczną wizję wszechświata była – zgodnie ze skierowaną przez niego do papieża Pawła III przedmową – jedynie modelem matematycznym. Za czasów Galileusza ta ostrożnie wyrażana teza budziła coraz większą przychylność naukowców (choć nie wszystkich), którzy w systemie Kopernika widzieli opartą na badaniach i obserwacjach prawdę naukową, ale nie wyrażali tego głośno. Do nich należał Galileusz. Jezuici, jeszcze zanim ten opuścił Rzym, podzielili się na dwa obozy. Jeden, choć sceptyczny, to jednak z zainteresowaniem wsłuchiwał się w słowa uczonego z Florencji, drugi nieprzejednanie je odrzucał. Do drugiej frakcji należał wielki inkwizytor – kardynał Robert Bellarmin, który już wtedy zwrócił czujniejszą uwagę na rezolutnego rezydenta florenckiego dworu. Ten tymczasem nawiązał w Rzymie znaczące znajomości. Spotkał się z bacznie obserwującym jego naukowe poczynania astronomem Christopherem Claviusem, a członkowie prywatnej rzymskiej uczelni, Accademia dei Lincei, zaprosili go do swego grona, wspierając i zachęcając do dalszych prac. Opuszczając Rzym po kilkumiesięcznym pobycie, Galileusz musiał pozostawić niezapomniane wrażenie, i to nie tylko na tamtejszych elitach intelektualnych. Gdy doszło do jego spotkania z papieżem Pawłem V, ten podniósł ponoć (dosłownie) uczonego z kolan, jednoznacznie zabraniając mu rozmawiać z sobą na klęczkach, jak to było w zwyczaju w przypadku co pośledniejszych papieskich gości. O tym, że i na głowie Kościoła teorie Galileusza zrobiły wrażenie, może świadczyć pewien interesujący fakt. Właściwie zaraz po opuszczeniu przez niego miasta florencki malarz i znajomy Galileusza, Ludovico Cardi (zwany Cigoli), namalował fresk przedstawiający Madonnę Niepokalanie Poczętą, stojącą nie – jak to było w zwyczaju w tego typu wizerunkach – na sierpie księżyca, ale na pobrużdżonej kraterami kuli, na tle jarzącej się łuny słońca. Powiedzielibyśmy, no cóż, zdarza się, nie ma to wielkiego znaczenia, tyle że to niespotykane dzieło powstało nie gdzie indziej, jak w zwieńczeniu absydy rodowej kaplicy papieskiej (Cappella Paolina) w bazylice Santa Maria Maggiore, w której Paweł V kazał się ostatecznie pochować.

Kilka lat później ukazała się książka duchownego Paolo Antonio Foscariniego, której autor twierdził, że heliocentryczna wizja wszechświata nie musi być niezgodna z nauczaniem Kościoła. W podobnym tonie brzmiały też dwa prywatne listy z tego czasu napisane przez Galileusza. Inkwizycja rozpoczęła śledztwo w sprawie Foscariniego, a jego praca, podobnie jak niektórych innych badaczy (np. Johannesa Keplera), znalazła się na liście ksiąg zakazanych (Index librorum prohibitorum). Galileusz natomiast otrzymał list od kardynała Bellarmina, w którym ten przypominał mu, że teoria Kopernika jest jedynie hipotezą. Zajęty swymi badaniami nad księżycami Jowisza i teleskopem, nie zajął jednak stanowiska w tej sprawie. Gdy ponownie w 1616 roku przebywał w Rzymie, Bellarmin jeszcze raz przedstawił mu oficjalną wersję Kościoła, wedle której Bóg poprzez tekst Biblii opowiedział się za ptolemeuszowskim systemem, w którym Ziemia stoi, a Słońce krąży wokół niej, i z naciskiem zalecił mu, iż ma nie rozpowszechniać, popierać czy też bronić systemu heliocentrycznego w jakikolwiek sposób. Należy dodać, że w tym samym 1616 roku dzieło Kopernika również znalazło się na indeksie ksiąg zakazanych. Minęło kilka lat i w 1623 roku, dzięki zachęcie i pomocy rzymskiej Accademia dei Lincei, Galileusz opublikował swoją rozprawę Il saggiatore (Waga probiercza), którą zadedykował jednemu z członków tejże akademii – poecie Virginio Cesariniemu, ale tak naprawdę przeznaczona była dla nowego, otwartego na świat, sztukę i naukę papieża Urbana VIII, którego Cesarini był zaufanym doradcą. Nie można było też nie zauważyć umieszczonego na karcie tytułowej papieskiego herbu (trzech pszczół Barberinich), a tym samym nie uznać protekcji pontifexa maximusa dla teorii zawartych w tej rozprawie. Była ona rodzajem pamfletu na jezuickiego księdza Orazio Grassiego, który wcześniej w jednej ze swych publikacji zaatakował Galileusza. Uczony z Florencji nie wypowiadał się w niej bezpośrednio o teorii Kopernika, ale na temat nauk przyrodniczych, które opierać się powinny jedynie na matematycznych wyliczeniach i obserwacji. Galileusz dowodził, że zadaniem nauki jest badanie – metodą dedukcji – następstw oraz współwystępowania zjawisk. W trakcie kolejnego pobytu w Rzymie w 1624 roku sławny pizańczyk, na wyraźne zaproszenie Urbana VIII, przebywał na salonach jego nepotów, sam zaś papież przyjął go aż sześciokrotnie, zachwycając się prześmiewczym stylem rozprawy Il saggiatore, i wydawał się zachęcać astronoma do dalszych prac również nad (hipotetyczną) teorią kopernikańską, której on sam nie był zwolennikiem.

Galileusz jednak, pewny papieskiego wsparcia, swej ugruntowanej pozycji naukowej i opieki dworu florenckiego, ale też znużony ciągłymi atakami na siebie, postanowił jawnie bronić tez Kopernika. Po kilku latach przygotowań zdecydował się na wydanie rozprawy pod tytułem Il dialogo (Dialog o dwu najważniejszych układach świata, Ptolemeuszowym i Kopernikowym), która stała się przyczyną jego wieloletnich problemów. W 1630 roku udał się do Rzymu po wstępne pozwolenie na druk swego dzieła, mającego formę – jak zapowiadał sam tytuł – dialogu. Ponieważ przychylny mu do tej pory papieski cenzor zwlekał z wydaniem decyzji, niecierpliwy Galileusz postanowił wydać swe dzieło we Florencji i zadedykować je nie – jak pierwotnie zamierzał – papieżowi, ale wielkiemu księciu Toskanii – Ferdynandowi II. W 1632 roku książka wyszła, opatrzona ilustracją, która właściwie wszystko wyjaśniała. Ukazuje ona trzech mężczyzn prowadzących ze sobą dysputę – Ptolemeusza (antycznego autora teorii geocentrycznej), Arystotelesa i Kopernika, ale to ten ostatni – trzymający w ręce płaski model Słońca, wokół którego krąży i kręci się Ziemia – wydaje się najwyższy, najmłodszy i dominujący, a jego twarz przypomina oblicze Galileusza. Tytułowy dialog prowadzony jest pomiędzy zwolennikiem Arystotelesa w postaci Symplicjusza i zwolennikiem teorii Kopernika.

Galileusz cieszył się wydanym dziełem prawie pół roku, po czym jego sprzedaż została wstrzymana przez papieża. Dlaczego? Badacze upatrują w działaniu Urbana VIII przesłanek natury doktrynalnej, ale nie tylko. Oczywiście nie można było nie zauważyć, że Galileusz jednoznacznie opowiedział się za teorią heliocentryczną Kopernika, odrzucając tym samym tezę Kościoła utrzymującego, iż jest ona jedynie matematyczną spekulacją. Ale papież mógł poczuć się też urażony, gdyż Galileusz nie zaczekał na decyzję rzymskiego cenzora, czyli de facto zlekceważył jego urząd i osobę. Autor, z wrodzoną sobie skłonnością do satyry i prześmiewczości, przedstawił argumenty Symplicjusza (którego imię łatwo można było skojarzyć ze słowem simpliciotto – prostak) jako te prezentowane poniekąd przez papieża, ośmieszając go w ten sposób. Dopatrywano się też przyczyny papieskiego gniewu w delfinach widniejących na stronie tytułowej dzieła, które mogły zostać odczytane jako drwina z licznych papieskich delfinów (czyli nepotów) – Francesca Barberiniego, Antonia Barberiniego i innych, którzy w tym czasie byli coraz bardziej krytykowani, podobnie jak sam papież, któremu zarzucano lekceważenie szerzącego się protestantyzmu, czy wręcz popieranie heretyków. W tej sytuacji Urban VIII nie miał łatwego zadania. Co prawda wezwał Galileusza do Rzymu, ale ten zasłaniając się chorobą, a potem grasującą zarazą i kwarantanną, kazał na siebie czekać całą zimę. Zuchwalstwo to zostało zauważone nie tylko na papieskim dworze. Galileusz został wezwany do miasta nad Tybrem, tym razem przez gremium Świętego Oficjum, które w 1633 roku oskarżyło go o głoszenie heretyckich poglądów. Chociaż przestraszony Galileusz już po drugim przesłuchaniu zaprzeczył, iż był zwolennikiem teorii kopernikańskiej, i zapewniał, że jego własna książka wydaje się mu czymś całkiem obcym, jakby była napisana przez kogoś innego, sędziowie w liczbie dziesięciu uznali jego winę. Wyroku nie podpisało trzech kardynałów, w tym bratanek i najważniejszy nepot papieski – Francesco Barberini, który wstawił się za uczonym i wpłynął na złagodzenie nałożonej nań kary. Ostatecznie Galileusz został skazany na areszt domowy w willi pod Florencją, a jego Dialog znalazł się na liście ksiąg zakazanych obok dzieła Kopernika.

Na zesłaniu, stopniowo tracąc wzrok, pracował i publikował aż do śmierci.

Gdy do Urbana VIII dotarły wieści o planowanym we Florencji pomniku nagrobnym dla wybitnego uczonego, papież stwierdził, że wystawianie oficjalnego pomnika heretykowi jest czymś nie do pomyślenia. Galileusz został pochowany bezimiennie. Dopiero prawie sto lat później, w 1737 roku, w kościele Santa Croce we Florencji powstał monumentalny grobowiec o formie, przypominającej ten znajdujący się Rzymie i upamiętniający papieża Urbana VIII – protektora nauki, który mimo dobrych chęci nie sprostał wyzwaniu, jakim była dla niego teoria kopernikańska. Ale nie tylko on.

Dopiero po kolejnych ponad trzystu latach, w 1979 roku, papieska Akademia Nauki na zlecenie Jana Pawła II zajęła się sprawą Galileusza. W 1992 roku siedemnastowieczny uczony, który twierdził, że biblijna wizja świata nie stoi w sprzeczności z naukami przyrodniczymi, lecz jedynie opisuje ruch ciał niebieskich, podczas gdy ta pierwsza wskazuje drogę do zbawienia, został zrehabilitowany.