Galileu não observou nada que tenha provado definitivamente que o sistema solar era heliocêntrico. Em vez disso, ele fez uma série de observações que forneceram fortes evidências que apoiam o modelo heliocêntrico e contradizem o modelo geocêntrico predominante (centrado na Terra). Aqui está o que ele observou:

* Fases de Vênus: Galileu observou que Vênus passa por fases como a lua (nova, crescente, gibos, cheia). Isso só era possível se Vênus orbitar o sol, não a terra. No modelo geocêntrico, Vênus sempre apareceria como um disco crescente ou completo, nunca como uma fase gibicosa.
* luas de Júpiter: Galileu descobriu quatro luas orbitando Júpiter. Isso foi significativo porque mostrou que nem tudo girava em torno da Terra, contradizendo o modelo geocêntrico.
* manchas solares: Galileu observou manchas escuras no sol, indicando que o próprio sol não era perfeito, uma crença central do modelo geocêntrico. Ele também observou que os pontos se moviam, sugerindo que o sol estava girando.
* Observações da Via Láctea: Galileu usou seu telescópio para ver que a Via Láctea é composta de inúmeras estrelas, desafiando a visão geocêntrica do modelo da Via Láctea como uma névoa luminosa.

Embora as observações de Galileu fossem evidências poderosas para o modelo heliocêntrico, elas não provaram conclusivamente. A comunidade científica hesitou em abraçar completamente o heliocentrismo devido ao poder do modelo geocêntrico e objeções religiosas. Demorou mais tempo e evidências de outros cientistas para o heliocentrismo se tornarem amplamente aceitos.