Своїми дослідженнями він довів, що прискорення, яке отримують тіла в полі тяжіння Землі, не залежить від їхньої ваги, спростувавши твердження Арістотеля, що важчі тіла падають швидше. Галілей правильно розтлумачив деякі відхилення від свого твердження, як наслідок опору повітря. Досліди Галілея відкрили шлях до Ньютонової теорії всесвітнього тяжіння.