伽利略由于长期刑讯的摧残，再加上病痛的折磨，身体虚弱到了极点，他被带出法庭，无法行走，先被关押在罗马附近尼哥利公爵的一幢别墅里。尼哥利公爵是伽利略的好友。伽利略在这里休养一段时间后，身体略有恢复，便被遣送佛罗伦萨乡下阿塞特里村他的家中。伽利略就在这冷落和孤寂的囚禁生活中，度过了他生命的最后9年。
伽利略在教会监视人员押解下，回到阿塞特里村时，已是寒冬季节。回到离别近一年的家，他百感交集。举目望去，只见那所旧屋在呼啸的寒风中，孤零零地立在那里。庭院铺满了落叶，干枯了的葡萄萎缩在藤上，一片凄凉景象。伽利略迈着沉重的脚步跨进庭院。旅途的艰辛，长途跋涉的劳苦，使刚刚回到家里的伽利略病情更加严重。尤其是精神上的打击，使他在心灵上受到了极大的伤害。羞愧、苦恼时时萦绕在他的心头，不停地折磨着他，好长一段时间他卧病在床。
伽利略的大女儿玛丽亚，见父亲平安回来，高兴得流下了眼泪。她用尽心思去安慰年迈的父亲，排遣他心中的愁苦。自父亲去罗马受审之日起，她无时无刻不在为父亲担忧，有时茶不思、饭不想，身体也大大受到损害。当伽利略看到女儿憔悴的面容时，他的心不禁抽搐了……
按照教会法庭的规定，幽禁在家中的伽利略，除了可以看望女儿以外，不经准许不得离开住处一步，也不许他出版任何著作。因此，他的大多数时间，只好在葡萄园里消磨时光，或者漫无目的地在屋里踱步。每当夜深人静，星光与月光常常激起他对往事的回忆……。最令他怀念的是他在帕多瓦大学的那段生活。他为自己不听朋友的劝告而离开帕多瓦大学，悔恨不已。假如当初留在帕多瓦大学，那么威尼斯共和国是不会让教会法庭来逮捕他的，也不会遭到审判。可是，过去的事已如烟云，无法挽回了。他又想起他的望远镜和他在望远镜里看到的那些神奇的天象，然而正是这些新天象的发现，才使他受审、受辱。一想到罗马受审，他的心不免又沉重起来。他极力克制自己不去想那些伤心的事儿。他又想起青少年时代所做的科学工作，想起那时所做的实验。想到这儿，他忽然记起实验记录还保存在箱子里。为何不利用这段时光把它们好好整理一下，写一部有关他的书留给后人呢？
想起实验，想起为后人留下一份科学遗产，沉寂的伽利略，思想又活跃起来。他翻出了多年压在箱底的资料，按照自己研究过的学科性质一一分类整理。他发现这些资料足够用来写一部物理学的书了。伽利略立即动手写作。他想，这个工作不仅可以消磨他所剩无几的晚年，而且将是一件非常有意义的事情。
然而，不幸又降临在伽利略老人身上。春天到来的时候，他得到修道院的通知：他的大女儿因病去世了。这不幸的消息使他悲痛欲绝。多年来大女儿精心照料他，安慰他，因此在他的心里大女儿已成了他的精神支柱。他从此不仅失去了最心爱的女儿，也失去了一位知心朋友。他的二女儿则很少从静修室里出来和他见面。而他的儿子万桑佐只有在要钱时才来看他。爱女的死，这个突如其来的打击对于伽利略实在是太大了。他病倒了。这一次病得很重，持续了好长一段时间，几周后才慢慢好转。可是他的双眼却受到了严重损害。他的视力一天不如一天，心情也越来越坏了。好在这时又传来消息说，《对话》已经译成拉丁文在斯特拉斯堡出版了。随后又听说被译成英文出版。许多人为了了解哥白尼学说，争相购买这本书，还有一些人是出于好奇，想知道这本“禁书”的内容而去抢购。教会法庭原想禁止人们接触哥白尼的地动学说，结果适得其反，更加引起了人们对这本书的极大关注。《对话》的流行，使地动说得到了广泛的传播，这正是伽利略所期望的。
《对话》译文的出版，使伽利略备受鼓舞。精神状态因此大有好转。他又焕发出新的创作激情，投入到著书立说的工作中去。
伽利略不顾年迈体衰，在极端困难的条件下，经过3年的艰辛努力，整理了他一生所做的有关力学的实验，终于在1636年偷偷地完成了他一生中另一部更有代表性的伟大著作：《关于力学和位置运动的两种新科学的对话和数学证明》，或简称为《关于两种新科学的对话》。伽利略的这部光辉著作，也是以三人对话的形式写的。它是一部物理学，特别是力学的新著。书中系统地总结了他一生中对物理学的所有研究成果，对动力学、弹性力学、材料力学、声学、弹道学及科学方法论等方面，均有生动的论述。这一巨著从根本上否定了亚里士多德的运动学说。著作中的实验研究虽然绝大部分是他在帕多瓦大学任教期间完成的，但这些实验研究的理论总结却凝聚了他毕生的心血。这部著作是近代力学作为一门独立的科学的奠基之作，科学家们称它为伽利略献给现代文明的一份厚礼。伽利略自己也认为这是超越他过去所写的一切作品的一本书。伽利略在后来的自述中说：“我认为这是我一切著作中最有价值的。因为它是我极端痛苦的果实。”著名的数学家拉格朗日对伽利略在力学上的贡献给予了很高的评价。他说：“伽利略是动力学的奠基者，他的一系列发现为力学的发展开辟了令人望不到头的道路。”
《关于两种新科学的对话》的书稿完成后，伽利略知道他的任何著作都不可能在意大利得到出版许可。而没有出版许可的手稿在意大利是没有任何书商敢于出版的。所以他只得把这一著作的手稿托朋友秘密带往国外，最后才得以于1638年在荷兰的阿姆斯特丹出版。
1637年，伽利略完成《关于两种新科学的对话》书稿时，已感觉到阅读十分困难，不久，他的左眼失明了。右眼也只剩下微弱的视力，如果不迅速医治，也难免完全失明。可是，正值隆冬季节，医生们都不肯到阿塞特里来出诊。因此伽利略写信给教会法庭，请求准许他前去佛罗伦萨就医，几位朋友也从中说情。最后他得到了许可。于是伽利略前往佛罗伦萨医治眼病，但是时间的拖延已使医生无能为力了。1638年当印成的《关于两种新科学的对话》送到他手里时，他已经看不见一个字。伽利略深情地抚摸着心爱的著作，用冰冷的双唇吻了几下，流出了欢乐的泪水。
伽利略双目失明后，又回到阿塞特里乡下的家里，由他的管家和一个佣人照料他的生活。
1638年底的一天，一位不速之客来拜访伽利略，提出一个请求：“老师，我可以住在这里照顾您吗？我只希望听您讲讲您的新科学。”这是伽利略旧日的学生维维安尼。孤独寂寞的伽利略慨然允诺了他的诚恳请求。于是维维安尼就搬来与伽利略一起生活和学习，同时做伽利略的文书。几年后，维维安尼写出了伽利略的第一部长篇传记。由于伽利略在最后几年中向他诉说了自己的生活轶事，因而使这部书具有特殊的价值。1641年，伽利略的另一个得意门生托里拆利，也加入了这个家庭。他同时还带来了不少信息。如《关于两种新科学的对话》一书，在世界科学界引起了极大的反响。伽利略听了，心里异常兴奋。
伽利略与他的两名得意门生一起度过了生命的最后一段时光。他们每天在一起散步，谈话，讨论问题。他们的谈话总是离不开科学与发明。托里拆利提出空气温度计和它的不足之处，伽利略提出了改进意见。后来，托里拆利在此基础上发明了水银气压计，成为著名的发明家。维维安尼后来也成为一位著名数学家。
这年冬天，伽利略染上寒热病，病情异常严重，数日卧床不起。对于这位饱经忧患、风烛残年的老人，死神已经临近。临终前，伽利略把自己尚未完成的科学研究设想，口授给托里拆利，后经托时里拆利加工整理，作为《对话》的附篇流传后世。
1642年1月8日凌晨4时，伽利略，这位为科学、为真理而战斗一生的伟大战士、科学巨匠怀抱着他最心爱的著作《关于两种新科学的对话》，安详地停止了呼吸。一颗科学巨星陨落了。他在离开人世的前夕还重复了他以前常说的一句话：“追求科学需要特殊的勇气！”其实，这也正是他为科学而英勇奋斗的一生的真实写照。
伽利略与世长辞了，但是这位科学巨匠的辉煌业绩却永垂科学史册。他的不朽英名却将与天地共存，与日月同辉。
