Estudió Saturno y observó las fases de Venus. En 1611 se mudó a Roma. Lo nombraron miembro de la Academia dei Lincei, y se dedicó a la observación de las manchas solares. En 1612 empezó a encontrar seria oposición a su teoría sobre el movimiento de la Tierra, que intentaba explicar después de Copérnico. En 1614, el padre Tommaso Caccini denunció las opiniones de Galileo sobre el movimiento de la Tierra desde el púlpito de Santa María Novella, juzgándolas de erróneas. Galileo se defendió en Roma de las cargas que habían hecho contra él, pero en 1616, fue amonestado por el Cardenal Bellarmino quien dijo que no debería defender la astronomía Copernicana porque iba en contra de la doctrina de la Iglesia.