要說木星衛星的發現，這要得益於望遠鏡的發明。1608年底，伽利略第一次見到望遠鏡，他很快意識到天文學家最需要的是高倍望遠鏡。1609年底，伽利略製造出一台40倍的雙透鏡望遠鏡。這是科學研究中第一台用於天文觀測的望遠鏡。
約翰尼斯·開普勒在一篇論文中描述行星運行軌道，這是伽利略相信波蘭天文學家尼古拉·哥白尼的“日心說”。相信“日心說”是很危險的，因為相信“日心說”，喬納諾·布魯諾被活活地燒死在火刑柱上。伽利略決定使用新望遠鏡，以更準確地繪製行星運行圖，證明哥白尼的“日心說”是正確的。
伽利略運用望遠鏡先觀測月亮。他清晰地看到月亮上高山和山穀凹凸起伏，參差不起的月亮邊緣看起來就向鋸齒刀切割得一樣。他所觀察到的月亮並不像亞裏士多德和托勒密所說的那樣平滑。但是，實力強大的天主教會、歐洲的大學教師和科學家們都對亞裏士多德和托勒密的理論深信不疑。
通過對月亮表麵一夜的觀察，伽利略再次證明亞裏士多德的理論是錯誤的。伽利略曾經證明自由落體運動定律，因為這與亞裏士多德的理論相悖，他被從教師職位上解雇。
伽利略觀測的下一個目標是最大的行星——木星，他計劃花幾個月的時間仔細繪製木星運行圖。通過望遠鏡，伽利略觀察到人類從未觀測到的太空，清晰地觀察到木星。令他吃驚的是，他發現幾顆衛星正在圍繞木星旋轉。亞裏士多德曾經說過(所有的科學家都這樣認為)，宇宙中隻有地球有衛星。在隨後的幾天裏，伽利略發現了木星的4顆衛星，它們是地球之外首次發現的衛星。
他再次證明亞裏士多德的理論是錯誤的。
然而，舊的觀念不會很快消逝。1616年，天主教會禁止伽利略教書，嚴禁他宣揚哥白尼的理論。很多教會的高級頭目拒絕使用望遠鏡觀察太空，聲稱這是魔術師的把戲，衛星隻存在於望遠鏡中。
伽利略對教會的警告不屑一顧，最後被宗教審判所召回羅馬，飽受折磨。他被迫收回自己的觀點和發現，還被判處終身監禁。1640年，伽利略去世，去世前他除了說自己的發現是正確的外，沒有說任何別的話。1992年10月，即伽利略被誤判376年後，羅馬教會才為他平反昭雪，承認了他的科學發現。
開普勒定律