- Nous sommes au 17ème siècle. Galilée, grâce à sa création de la lunette astronomique, observe le monde qui nous entoure et fait plusieurs découvertes. Dans la première partie du film, Galilée partage l’une de ses découvertes avec le futur Pape Urbain VIII et l’un de ses évêques. Il leur fait observer les satellites de Jupiter et leur montre qu’ils se déplacent autour de cette planète.

- Interrogatoire : Galilée est accusé par l’Inquisition d’avoir commis un crime contre la religion en écrivant un livre dans lequel, d’après eux, il affirmerait que la terre tourne autour du soleil et non l’inverse. Il rejette ainsi l’idée d’une terre qui serait le centre de l’univers. L’Inquisition enquête pour prouver que Galilée a commis un crime contre la religion : l’affirmation dans son livre que la Terre tournerait autour du soleil serait une preuve d’hérésie. Ce qu’il cherche à démentir, en soutenant qu’il n’émet que des hypothèses et que l’Eglise ne se base que sur des apparences. Afin de prouver ses dires, il leur montre une expérience : la sphère lumineuse. Le but de cette expérience est de montrer que l’idée de l’Eglise, selon laquelle le soleil tournerait autour de la terre, est tout aussi plausible que l’idée du chercheur selon laquelle c’est la terre qui tourne autour du soleil, ainsi que sur elle-même. Grâce à cette expérience, il exprime son intérêt envers la théorie de Copernic qu’il qualifie « d’élégante » tout en restant prudent. Il n’émet que des hypothèses car celles-ci pourraient lui coûter la vie

- Souvenir d’un entretien avec le Pape Urbain VIII : Le Saint Père avait reçu Galilée, pour qui il éprouvait une grande affection et admiration. Il réclame plus de savoir de la part de Galilée qui avait peur des Jésuites (une organisation catholique qui avait pour but de lutter contre la montée du protestantisme et de ceux qui s’opposaient aux idéologies de l’église catholique). Le Saint Père rassure Galilée, prônant la liberté du savoir et la nécessité de réinventer le monde. Il lui demande alors de rédiger un livre faisant état de ses recherches, tout en prenant la précaution de ne pas soutenir la véracité de ses opinions, pour ne pas se faire accuser d’hérésie. Galilée a du mal à croire que la science n'est pas la vérité et demande la protection du Pape qui lui affirme qu’il le soutiendrait dans son effort pour faire évoluer la science.

- Retour au présent, retour au procès. Selon l’Inquisition, Galilée dénigrerait l’Eglise dans son livre. Le nom du personnage Simplicio, qui représente l’Eglise, signifierait « simple d’esprit », ce qu’il dément ardemment. Simplicio, était un des disciple d' Aristote. L’Inquisition relève aussi le fait que les trois personnages principaux du livre de Galilée sont tous morts ; ce qui, en réalité, est une éloge involontaire envers ces personnages. Une grande pression est exercée sur lui, les Inquisiteurs veulent l’obliger à avouer sa préférence pour ses idées et ainsi pouvoir l’accuser d’hérésie. Galilée répondra « le système de Copernic peut être le bon ». Les accusateurs paniquent et disent que la progression de la science ne fera qu’apporter confusion et chaos dans l’esprit des hommes, ce qui n’est que le contraire de la pensée de Galilée. Pour lui, si la science était apportée par l’Eglise, cela pourrait amener un certain réconfort auprès du peuple. Au contraire, si cette science venait à être apportée par un personnage extérieur, la parole de l’Eglise serait remise en question, provoquant ainsi la confusion. De plus, l’Inquisition pense que Galilée est contre la religion et l’Eglise et condamne son amitié avec le Pape, affirmant que celui ci regrette ses entretiens avec Galilée et qu’il ne l’a jamais encouragé. Contre cette accusation, Galilée n’a pas d’autre affirmation à donner. Pour lui, il agit avec Dieu pour Dieu. L’Inquisition a alors sa réponse, Galilée pense que la science est supérieure à l’Eglise. Il est alors accusé d’hérésie et conduit en prison.

- Galilée emprisonné prie Dieu. Il pense que celui-ci l’a abandonné, il se sent vieux, las et malade, il ne mange plus, il pense que sa fin est proche.

- De nouveau, au procès, il est interrogé. Cette fois, sur sa croyance envers les atomes : division cellulaire, particules minimales. Il dit que la science est le meilleur chemin pour se rapprocher de Dieu. Galilée a franchi les bornes du respect imposé par l’Eglise, il raconte la visite du cardinal qu’il a reçu quelques années auparavant

Visite du Cardinal, il veut qu’il poursuive ses recherches avec discrétion, il ne doit ni dire que Copernic a raison, ni qu’il a tort et lui donne une lettre faisant office de sauf conduit.

Retour au présent : Le tribunal affirme que la lettre donné par le cardinal, ne possède aucune injonction. Galilée corrige devant le tribunal les idées d’Aristote sur la chute des corps, en prenant un objet lourd et une boule de papier, de même volume. En les lâchant en même temps, il fait la remarque que les deux objets touchent le sol au même instant. Galilée se déclare « aidé par Dieu » et choisi par lui, car sans lui, il ne pourrait rien. Il retourne alors au cachot. Visite d’un de ses élèves qui cherche à le convaincre d’abjurer et lui dit que le Saint Père continue de le soutenir secrètement Retour au tribunal. Il est accusé d’être « hanté par un esprit malin sans logique ». Galilée se défend en disant qu’il est lucide et qu’il possède « l’aide de Dieu » Au cachot, il reçoit la visite du Saint Père, lui-même se disant en position ou « tout est discutable », et affirmant que l’Eglise défend la réalité du monde. Il doit alors remettre la robe de pénitence. Le jugement : Galilée est suspecté d’être fidèle à la « doctrine » de Copernic, contre l’Eglise, et donc d’être un « mauvais catholique » Galilée n’est pas d’accord, ces propos lui font de la peine. Il ne se considère pas comme un hérétique. Malgré cela, pour être « absolu », il doit renier son hérésie, ce qu’il fait le 22 Juin 1633, tout en murmurant « et pourtant elle tourne… »

Galilée décéde en 1642. Il détient le titre de « père de la physique moderne »