Si tratta principalmente di brevi trattati: risale al 1590 in trattato De motu, nel quale Galileo sostiene la teoria dell’impetus riguardo per l’appunto al moto dei corpi (teoria che verrà però poi abbandonata dal nostro autore), ma nel contempo, fa notare il Veca, tenta di «liberarsi dalle commistioni metafisiche nello studio della scienza» ed enuncia «il proposito di attenersi a un metodo rigorosamente deduttivo, nel quale le conseguenze siano tratte dalle premesse e non si supponga come vero ciò che non è ancora dimostrato». Breve istruzione all’architettura militare e il Trattato di fortificazioni sono altre due opere in questione, composte verso il 1593-4; Le Mecaniche vennero invece molto probabilmente composte nel 1593, ma pubblicate solo nel 1634 e per di più in una traduzione francese dovuta a Mersenne.

Il Trattato della Sfera o Cosmografia, del 1597, espone invece il sistema tolemaico. Curiosa è invece la polemica che si venne a creare dopo la pubblicazione de Le operazioni del compasso geometrico e militare, opera del 1606. Infatti un tale Baldassarre Capra tentò di presentarsi come primo inventore dell’oggetto in questione; la polemica fu così aspra che Galileo si vide costretto a scrivere, nel 1607, la Difesa contro alle calunnie et imposture di Baldassar Capra, nelle quali il nostro autore dimostrò l’infondatezza della pretesa del suo avversario.

E’ importante però far notare anche che a questi anni risalgono le prime dichiarazioni di Galileo a favore del sistema copernicano; esse sono contenute in due lettere private del 1597 (guardacaso lo stesso anno del Trattato della Sfera o Cosmografia), una diretta a Jacopo Mazzoni, professore di filosofia all’università di Pisa, l’altra a Keplero. E’ sempre nei primi anni del Seicento che Galileo effettua la gran parte delle ricerche sulla caduta dei gravi e la formulazione delle leggi ad essa relative (anche ciò è attestato da alcune lettere private); tali studi costituiranno, una volta rielaborati ed approfonditi, uno dei principali argomenti esposti nei Discorsi del 1638.

Il 1609 è l’anno della "scoperta" del telescopio. Il cielo che Galileo poteva vedere con l’ausilio di quello strumento era un mondo nuovo ed il 12 marzo 1610 Galileo diede la grande notizia del Sidereus Nuncius.

Opere dei primi anni del periodo fiorentino

Al 1612 risale la pubblicazione del Discorso intorno alle cose che stanno in su l’acqua o che in quella si muovono, scritto in aperta polemica con gli aristotelici. Nel frattempo Galileo si deve difendere da nuove accuse, stavolta quelle di padre Cristoforo Scheiner, che vantava la priorità della scoperta delle macchie solari (delle quali, in verità, Galileo aveva dato notizia solo ad amici privati). Riguardo alle macchie solari Galileo scrive tre lettere nel 1612 a Marco Welser, duumviro di Augusta, che vengono pubblicate nel 1613 nel volumetto intitolato Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari e loro accidenti. In queste opere è ormai evidente il pensiero antitradizionale di Galileo, divenuto vivo sostenitore del sistema copernicano. Iniziano pertanto a levarsi alcune accuse di eresia alla volta di Galileo da parte di un domenicano, Nicolò Lorini, nel 1612 e, due anni più tardi, di un altro domenicano, Tommaso Caccini.