Galileo Galilei lõi loodusteadusliku meetodi. Võib-olla on see veidi liialdatud, kindlasti ei saanud ta sellega hakkama eelkäijateta ja muidugi ei teinud ta üksi kõike lõpuni ära, aga tema osa teadusloos tõesti raske üle hinnata. Galilei tõi astronoomiasse teleskoobi. Selleks ajaks oli juba algeliste pikksilmadega Kuud vaadatud, aga järeldused ja avastused jäid Galilei teha. Palju abi oli tema kunstiandest ja -oskustest. Teleskoobivaatlused algasid 1609. aastal ja juba märtsis 1610 ilmus „Täheteataja” (Sidereus Nuncius).

• Raamat esitab erinevates faasides Kuu joonistusi. Galilei avastas, et Kuu valgustatud ja pimedat poolt eraldav joon (terminaator) ei ole sugugi sirge. Kuu tumedatel aladel on terminaator sirge, aga heledatel korrapäratult sakiline. Sellest järeldas ta, et heledad alad on mäed ja kraatrid, tumedad aga tasased mered.
• Jupiteri kaaslaste avastamine andis kindla märgi sellest, et kõigi taevaste liikumiste keskpunkt ei ole Maa ega isegi mitte Päike. Galilei jätkas Jupiteri kuude jälgimist ja määras nende perioodid.
• Teleskoobist paistab kordades rohkem tähti, kui tolleaegsed taevaatlased näitasid. Galilei täiendas tuntud tähtkujude jooniseid uute tähtedega, mida palja silmaga üldse nähe ei ole. Linnutees (ptk Galaktikad ja Universum), mida peeti taevaseks uduks, näitas teleskoop lugematu arvu tähti, mis silmaga vaadates ühte sulavad ja uduse vööna paistavad.
• Tähed ja planeedid paistavad taevas ühesuguste valgustäppidena, mõned eredamad, teised tuhmimad. Galilei märkas, et teleskoobiga vaadates paistavad planeedid pisikeste ketastena, tähed jäävad ikka valgustäppideks.

Galilei jätkas taevavaatlusi ja avastas, et Veenus ilmutab faase nagu Kuu ning Päikesel on plekid. Avastuste tulvas tuli ette ka keerulisi nähtusi, mille seletamine ei õnnestunud. Tänapäeval teame, et Kuu tasased alad ei ole mered. Saturn (ptk Päikesesüsteem) hämmastas Galileid mitmel korral. Saturni rõngad paistsid teleskoobis üsna uduselt ja Galilei oletas, et tegu on kolme keha süsteemiga. Hiljem, kui rõngad pöörasid Maa poole serviti, kadusid need vaateväljast hoopis, nagu oleks Saturn oma kaaslased neelanud. Et segadus oleks täielik, ilmusid need 1613. aastal uuesti välja. Galilei püüdis määrata tähtede läbimõõtu, teadmata, et teleskoobis paistvate täppide suurus on tingitud õhu ja teleskoobi enda omadustest.