El Vaticà, que havia començat a recelar d’alguns científics dissidents que es desviaven del que explicaven les Escriptures, va celebrar no obstant els treballs de Galileu, i diversos dignataris de la cort pontifícia van mostrar un sincer interès pel telescopi. Animat ingènuament per aquesta aprovació, Galileu va publicar en 1613 unes observacions sobre el Sol que venien a confirmar la teoria copernicana. Encesos predicadores dominics van proclamar la heretgia dels «matemàtics» que pretenien contradir la versió cosmogònica del Gènesi. Encara que en el púlpit no esmentaven a Galileu pel seu nom, sí ho van acusar en secret davant la Inquisició.
Espantat per aquesta denúncia, Galileu va recórrer a tots els valedors disponibles, tant personalment com per carta, des del Gran Duc fins a un deixeble seu que era monjo benedictí. Va argumentar, en un nou avançament al seu temps, que la Bíblia era un text al·legòric, l’adaptació del qual a la realitat terrenal era susceptible de diverses interpretacions. Diversos experts eclesiàstics es van posar del seu costat, però no el cardenal Roberto Bellarmino, suprem àrbitre de l’Església en assumptes de teologia. El prelat va vetar rotundament la idea, ja bastant estesa, que les hipòtesis matemàtiques es relacionessin amb la realitat física, no se sap si perquè realment no l’hi creia, o per no suscitar un escàndol teològic que afebliria a la Santa Seu en la seva dura lluita amb el protestantisme.
De manera que, per tancar tot l’assumpte, va declarar oficialment «falsa i absurda» la hipòtesi copernicana i va manar incloure en el índex eclesiàstic les obres del genial astrònom polonès. Uns dies abans de publicar aquestes decisions, Bellarmino va tenir el detall de citar a Galileu en el seu despatx del Vaticà. El sever cardenal va explicar al seu incòmode visitant les mesures que pensava prendre, advertint-li que no se li ocorregués sostenir o defensar el que l’Església, o sigui el propi Bellarmino, havia decretat impiu. No obstant això, en atenció a l’edificant inquietud de Galileu per la ciència, se li permetria seguir discutint amb els seus col·legues i en privat la doctrina de Copèrnic, com una simple «especulació matemàtica». Galileu es va retirar a continuar les seves investigacions científiques a la seva casa de Bellosguardo, prop de Florència.
Allí va encunyar la seva famosa sentència que «el llibre de la Naturalesa està escrit amb caràcters matemàtics», en un tractat dedicat al seu amic i protector el cardenal Maffeo Barberini, que acabava de ser triat papa amb el nom apostòlic d’Urbà VIII.
Confiat per la seva vella amistat amb el nou Pontífex, Galileu es va presentar a Roma en 1624, amb l’esperança d’obtenir la derogació del «Decret Bellarmino» per poder publicar els seus últims treballs. No ho va aconseguir, però el Papa li va permetre escriure un llibre sobre alguna cosa així com «els sistemes del món», tant ptolomeiques com copernicans, sense comprometre’s i fins i tot s’ha arribat a pensar que Urbà li va dictar allí mateix: «L’home no ha de pretendre saber com està fet el món, perquè la creació és un misteri de la omnipotència divina».
L’enfrontament entre la Ciència i l’Església estava servit, i Galileu sabia de quin costat havia de lluitar. En 1632 va publicar la seva gran obra: Diàleg sobre els dos màxims sistemes del món, pto/emazco i copernicà. Sens dubte el títol complia amb la indicació del Pontífex, però el contingut era una encesa i incontestable defensa de la tesi de Copèrnic, que va produir admiració i entusiasme en els àmbits científics de tota Europa, però no en els cercles eclesials de Roma, on a l’instant es van alçar detractors. Els jesuïtes, per exemple, van sostenir que Galileu havia fet més dany a l’Església Romana que Luter i Calvino junts.
Urbà VIII, indignat amb el seu antic protegit, va ordenar que s’iniciés un procés. Els distrets censors havien aprovat el llibre, probablement per falta d’una lectura detinguda, i això en principi impedia incloure-ho en el Índex. Però el Pontífex de va desautoritzar el nihil obstat i va prohibir totalment la impressió i difusió de l’obra de Galileu. Va aparèixer llavors un acta de l’entrevista amb Bellarmino en 1616, on Galileu es comprometia a «no ensenyar o discutir el copernicanisme en cap sentit», sota pena de ser imputat pel Sant Ofici.
El tribunal quedava així autoritzat a iniciar-li un procés per presumpta heretgia. Malgrat els seus 70 anys i les seves xacres, l’astrònom va ser obligat a viatjar a Roma al febrer de 1633, per estar ‘present en el judici. Galileu va al·legar que no recordava el compromís assumit davant Bellarmino, potser en raó de la seva avançada edat. Els jutges es van mostrar amables i indulgents amb ell, i quan es disposaven a deixar-ho lliure amb una reprimenda, va aparèixer un decret de la Congregació inquisidora determinant que havia de ser sentenciat. La fallada va consistir a obligar-ho a «abjurar, maleir i detestar» els seus passats errors sobre una sacrílega translació de la Terra. El científic es va pronunciar a aquell aberrant jurament, i diu la llegenda que en sortir va murmurar eppure si muove (no obstant això es mou insistint en el seu espectacular descobriment.
Galileu continu treballant i produint importants troballes i aportacions a la ciència fins a la seva mort en 1642. Aparti la seva indiscutible alçada com a científic, el suplici personal que va sofrir en defensa del coneixement adjectiu i racional, ho va convertir en emblema de la llibertat essencial de la ciència.