El fundador de la física experimental fue Galileo Galilei (1564-1642). Fue uno de los primeros en asociar relaciones matemáticas al movimiento, creando la ciencia de la cinemática. Fue el primer observador del cielo que utiliza el telescopio. Con dicho instrumento observa que las sombras proyectadas por los cráteres lunares, al ser iluminados por los rayos solares, siguen las mismas leyes físicas que en la Tierra, dando lugar a lo que posteriormente se conocerá como "principio de Galileo", el cual establece la invariabilidad universal de las leyes de la física. En la actualidad podemos afirmar que muchos de los átomos que componen a nuestro cuerpo, alguna vez fueron parte de alguna estrella, ya que el Sol, por su (relativo) reducido tamaño, sólo puede producir (como residuos de la fusión nuclear) átomos de los elementos más simples de la tabla periódica.

   Para difundir las evidencias obtenidas utilizando el método experimental, Galileo debe luchar contra la opinión adversa de la Iglesia (que no aceptaba el modelo copernicano) y contra la opinión adversa de los profesores universitarios (que se basaban en la errónea opinión de Aristóteles respecto del movimiento y de sus causas).

   Una de esas opiniones era la que afirmaba que los cuerpos pesados caen a Tierra antes que los livianos, si se los deja caer simultáneamente desde igual altura y si se ignora la resistencia del aire al movimiento. Es decir, si M pesa más que m, M caerá antes (según Aristóteles). Sin embargo, si unimos ambas masas (M + m), m retardará a M y la unión caerá en un instante intermedio entre las caídas de M y de m. Por otra parte, como M + m tiene mayor masa que M y que m, deberá caer antes que ambas. Como la opinión aristotélica lleva a una contradicción lógica, se supone que todos los cuerpos caen simultáneamente hacia el suelo. Ello se debe a que los cuerpos que tienen mayor masa (y peso), también presentan mayor inercia (tendencia a mantener su estado de movimiento). Ambos efectos se compensan y todos los cuerpos caen al mismo tiempo.

    Galileo describe matemáticamente al movimiento acelerado, en el cual viene implícita la inercia, ya que, el movimiento causado por la fuerza de gravedad es mantenido por la inercia. Al persistir la aplicación de esa fuerza, el móvil se acelera.

   También describe la "composición del movimiento". Así, si arrojamos horizontalmente, desde cierta altura, a un objeto, en el sentido horizontal tenderá a moverse inercialmente, a velocidad constante (despreciando la resistencia del aire), mientras que la Tierra le impondrá un movimiento descendente uniformemente acelerado. La trayectoria final ser`la descripta por un movimiento combinado de ambos efectos superpuestos.

   Los adversarios de Copérnico aducían que, si la Tierra gira alrededor del Sol, sabiendo que la Luna gira en torno de la Tierra, ésta la "perdería" por el camino. Galileo descubre con su telescopio que Júpiter tiene varios satélites naturales que lo acompañan permanentemente haciendo evidente que un planeta puede moverse sin inconvenientes junto a sus satélites.