1564年，带着全家的期盼，文森佐·伽利略家的第一个孩子出生了，这是一个没落的贵族之家。母亲优雅温婉。父亲开明风趣，他出过几本音乐方面的书籍，对数学和哲学颇有研究。这是一个受过文艺复兴影响的新家庭，曾有过辉煌的过去，祖上是佛罗伦萨颇有名望的医生，富裕且受人尊敬。但是到了父亲这一代，因为沉溺于精神世界，物质生活一落千丈。

伽利略的出生给这个家庭带来了曙光，因为有了儿子，父亲更加努力地工作，全家在佛罗伦萨经营一家毛织品铺子谋生。尽管不富裕，但孩子们的童年过得有滋有味。父亲会抱着年幼的伽利略给他讲鲁特琴的构造，告诉他琴弦一点点的松动都会影响声调的准确。这种对细节的精益求精深深地影响了伽利略，也体现在他日后的每一次实验中。

伽利略从小就是个爱问“为什么”的孩子：“为什么春天下雨，冬天却下雪？”“为什么雨水没有颜色，雪花却是白色的？”……他对新奇的东西总是充满好奇，而且一定要弄清楚究竟。除此之外，他兴趣非常广泛，喜欢音乐、画画，还会制作小发明，他会为弟弟妹妹做一些有趣的小玩具。大家都非常喜欢这个小哥哥。

伽利略的聪明才智被父亲看在眼里，他对这个孩子寄予厚望，决心要给儿子最好的教育，于是送他去修道院学习。在中世纪的神学统治下，很多学校都设在修道院。伽利略在学校学习了许多宗教知识，几年的耳濡目染让他成了虔诚的教徒，他甚至有了当传教士的想法。

但传教士不是父亲理想的职业。父亲一直希望他成为医生，跟祖上一样过上优渥的生活。于是他耐心地引导伽利略：“传教士是一个高尚的职业，可以为社会作贡献，但是还有很多别的职业也可以为社会作贡献，比如说治病救人。”小伽利略听后若有所思。

伽利略日后并未成为传教士，他的学说还动摇了神学的统治，甚至因此受到了宗教法庭的审判，但他始终认为人们会理解自己对于真理执着的追求，也会对自己的研究成果作出客观评判。