กาลิเลโอ เกิดเมื่อวันที่ 15 กุมภาพันธ์ 1564 ในเมืองปิซ่า, ดัชชี่ ออฟ ฟลอเรนซ์ (Pisa, Duchy of Florence) พ่อของเขาเป็นนักประพันธ์ดนตรี ชื่อวินเซนโซ่ (Vincenzo Galilei) และยังทำอาชีพค้าขายเสื้อผ้า ส่วนแม่ชื่อ กัวเลีย (Giulia Ammannati)
พ่อและแม่ของกาลิเลโอ มีลูกทั้งหมดหกคน แต่ว่าที่มีชีวิตรอดจนโตมีสี่คน กาลิเลโอ เป็นลูกคนโต และมีน้องสาวคือ เวอร์จิเนีย (Virginia) , ลิเบีย (Libya), และมิเคลันเจโล (Michelangelo) เป็นน้องชายคนสุดท้อง
ชื่อกาลิเลโอ เป็นชื่อที่ตั้งตามชื่อของบรรพบุรุษที่มีชื่อเสียง ชื่อ กาลิเลโอ โบนายูติ (Galileo Banaiuti) นามสกุลเดิมของตระกูลกาลิเลอี จึงเป็นโบนายูติ
1572 ครอบครัวย้ายมาอยู่ในเมืองฟลอเรนซ์ ตอนเขามีอายุ 8 ปี กาลิเลโอเข้าเรียนหนังสือที่โบสถ์คามาลโดเลส (Camaldolese Monastery) ในวัลลอมโบรซ่า (Vallombrosa) ห่างจากฟลอเรนซ์ไปสี่สิบกิโลเมตร
1581 เมื่ออายุ 17 ปี ได้เข้าเรียนแพทย์ที่มหาวิทยาลัยปิซ่า (University of Pisa)
1585 ออกจากมหาวิทยาลัยปิซ่ากลางคัน โดยเดินทางไปยังฟลอเรนซ์ และเข้าเรียนด้านคณิตศาสตร์กับออสติลิโอ ริคคี (Ostillio Ricci) แต่กาลิเลโอได้มีโอกาศรู้จักกับ Marquis Guidobaldo del Monte ซึ่งมีฐานะร่ำรวยและสนใจวิทยาศาสตร์ กาลิเลโอถูกนำตัวไปพบกับดุ๊กแห่งทุสแคน ดุ๊กเฟอร์ดินาน เมดิคี (Duke Ferdinand I de Medici, Tuscan Duke) เพื่อขอให้สนับสนุนเงินในการค้นคว้า
1589 ได้รับตำแหน่งอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยปิซ่า โดยเป็นอาจารย์สอนวิชาคณิตศาสตร์ แต่ว่าได้รับเงินเดือนน้อยกว่าอาจารย์ทั่วไปมาก ช่วงนี้เขาได้รประดิษฐ์เครื่องวัดอุณภูมิ (thermoscope) และศึกษาการเคลื่อนไหวของลูกตุ้ม (pendulum movement)
1590 เขียนวิทยานิพนธ์เรื่อง On the move
1591 พ่อของเขาเสียชีวิต ทำให้กาลิเกโอกลายเป็นหัวหน้าครอบครัว ซึ่งเขาได้พาสมาชิกในบ้านย้ายมาอยู่ที่เมืองกาลิเลโอ
1592 ย้ายมาสอนหนังสือที่มหาวิทยาลัยพาดัว (University of Padua) ในสาธารณรัฐเวนิช (Republic of Venice) โดยสอนหนังสือในวิชาดาราศาสตร์, คณิตศาสตร์ และเครื่องกล
เขามีผลงานเขียนชื่อ Mechanics
1609 สร้างกล้องโทรทัศน์ของตัวเองขึ้นมาหลังจากได้ยินเรื่องเกี่ยวกับกล้องโทรทัศน์ที่ถูกสร้างในเนเธอแลนด์ กาลิเลโอใช้กล้องของเขาสังเกตุเห็น ภูเขาบนดวงจันทร์ ค้นพบทางช้างเผือก และค้นพบดวงจันทร์ของดาวพฤหัสสีดวง ในปี 1610 แต่เมื่อเขานำการค้นพบของเขาไปเล่า คนที่ได้ฟังกลับไม่เชื่อและคิดว่าเขาเห็นภาพหลอน
1610 หนังสือ The Starry Messenger (Sidereus Nuncius) ซึ่งกาลิเลโอบันทึกการสังเกตุท้องฟ้าของเขาไว้ พิมพ์ออกมาครั้งแรกในฟอร์เรนซ์ ซึ่งหนังสือขายดีทั่วยุโรปและทำให้กล้องโทรทัศน์ได้รับความนิยม
ช่วงเวลานี้เขาอยู่กินกับ มาริน่า แกมบา (Marina Gamba) ซึ่งเป็นชาวเวนิช โดยที่ทั้งคู่ไม่ได้แต่งงานกัน ต่อมาพวกเขามีลูกสาวสองคนด้วยกัน เวอร์จิเนีย (Virginia, 1600-1634) และลิเวีย (Livia, 1601-1659) และมีลูกชายหนึ่งคน ชื่อ วินเซนโซ่ (Vincenzo, 1606-1669)
เวอร์จิเนีย ภายหลังเมื่ออายุ 13 ปี ถูกส่งไปบวชโดยใช้ชื่อว่า มาเรีย (Maria Celeste) ที่ซานแมตทีโอคอนแวนต์ (San Matteo Franciscan convent) ในเมืองอาร์เซทริ (Arcetri) ใกล้กับฟลอเรนซ์ โดยที่ลิเวียน้องสาวอีกคนก็บวชอยู่ด้วย โดยใช้ชื่อเมื่อบวชว่าอาร์คานเจล่า (Arcangela)
ต่อมาเขาได้ย้ายออกจากเวนิชไปยังฟลอเรนซ์ อีกครั้ง โดยได้ไปทำงานให้กับดุ๊กคอสิโม่ ที่ 2 (Duke Cosimo II de ‘Medici, Grand Duke of Tuscany) แกรนด์ดุ๊กแห่งทุสคานี ซึ่งเคยเป็นลูกศิษย์ของเขา
1611 เดินทางไปยังโรม โดยหวังจะโน้มน้าวให้พระสันตะปาปาพอล ที่ 5 (Pope Paul V) ยอมรับแนวคิดว่าเฮลิโอเซนทริซึม (heliocentrism) ที่ว่าแนวคิดว่าโลกโครจรรอบดวงอาทิตย์ เมื่อไปถึงกาลิเลโอได้รับการต้อนรับอย่างอบอุ่น ทางวาติกันได้มอบตำแหน่งสมาชิกของ Accademia dei Lincei ให้
1613 Letters on Sunspots
25 กุมภาพันธ์, วาติกันตั้งคณะกรรมการขึ้นมาพิจารณาความผิดของกาลิเลโอเป็นครั้งแรก
1616 5 มีนาคม, โรมประกาศอย่างเป็นทางการว่าแนวคิดเฮลิโอเซนทริซึม ผิดและเป็นภัยร้ายแรง หนังสือของเคปเลอร์ (Johannes Kepler) เรื่อง New Astronomy, Epitome of Copernican Astronomy, World Harmony ถูกขึ้นในบัญชีต้องห้าม (Congregation of the Index) ของวาติกัน
1623 เขียน Assay-Maker (Saggiatore II)
ในวาติกัน ได้มีพระสันตะปาปาองค์ใหม่คือ โป๊ป เออร์บาน ที่ 8 (Pope Urban VIII) ซึ่งเป็นเพื่อนเก่าที่คบหากันมานานของกาลิเลโอ
1624 กาลิเลโอ เดินทางไปยังวาติกันอีกครั้งเพื่อหวังจะโน้มน้าวให้โป๊ปองค์ใหม่ยกเลิกคำสั่งห้ามแนวคิดเฮลิโอเซนทริซึม เมื่อปี 1616
Letters to Ingoli’ and เป็นจดหมายตอบโต้ที่เขาเขียนถึงฟรานเซสโค อินโกลิ (Francesco Ingoli) ที่ต่อต้านผู้สนับสนุนโคเปอร์นิคัส
1628 เฟอร์ดินาน ที่ 2 อดีตลูกศิษย์ของกาลิเลโอ ได้รับตำแหน่งดุ๊กแห่งทุสคานี แทนบิดา
1630 Dialogue Concerning the Two Chief World Systems – Ptolemaic and Copernican ถูกเขียนเสร็จ และหลังจากผ่านการเซ็นเซอร์ Dialogue ถูกพิมพ์ออกมาในปี 1632
1632 หลัง Dialogue ถูกจำหน่ายได้ไม่นาน หนังสือก็ถูกสั่งห้ามจำหน่ายอีก และกาลิเลโอถูกเรียกตัวมายังโรม และมีการตั้งกรรมการสอบสวน
1633 กาลิเลโอ ถูกตัดสินให้ต้องโทษจำคุกเป็นเวลา 18 วัน ระหว่าง 12-30 เมษายน
หลังจากพ้นโทษ เขาย้ายไปอยู่ในเมืองอาร์เซทริ ใกล้กับโบสถ์ที่ลูกสาวของเขาอาศัยอยู่ กาลิเลโอใช้ชีวิตที่เหลือโดยถูกกักบริเวณให้อยู่แต่ภายในบ้าน
1634 เวอร์จิเนีย ลูกสาวของกาลิเลโอ เสียชีวิตขณะอายุ 33 ปี ทำให้กาลิเลโอเสียใจมาก และเขาสูญเสียการมองเห็นไม่นานหลังจากการตายของเวอร์จิเนีย แต่ว่าเขายังไม่หยุดที่จะค้นคว้าและเขียนหนังสือ
1636 ผลงานเล่มสุดท้าย Discourses and Mathematical proofs of two new sciences ต้นฉบับถูกลักลอบนำออกมาพิมพ์ในเนเธอร์แลนด์ ด้วยความช่วยเหลือของเคานต์โนเอล (Count de Noel)
1638
1642 8 มกราคม เสียชีวิตขณะอายุ 78 ปี
1737 เถ้ากระดูกของกาลิเลโอ ถูกนำมารักษาไว้ที่มหาวิหารซานต้าครอส (Basilica of Santa Croce)