Durante il soggiorno a Padova, iniziato nel 1592, Galileo si dedicò - accanto all’insegnamento e ai propri studi - anche a fabbricare strumenti scientifici. Egli acquistò così una profonda comprensione del legame che gli strumenti hanno con l’indagine scientifica, nonché una straordinaria abilità nella loro progettazione e realizzazione. Nel 1597 concepì un nuovo tipo di compasso geometrico e militare, dal 1600 si dedicò a potenziare magneti, e fra il 1602 e il 1609 concepì vari dispositivi per individuare la legge fisica di caduta dei gravi.

Fra il 1608 e il 1609 Galileo ricevette notizia da vari corrispondenti degli occhialetti circolanti in Europa e ebbe forse modo di esaminarne un esemplare giunto fino a Venezia. Il nuovo dispositivo lo affascinò immediatamente e si dedicò a potenziarlo con successo, tanto che fra la fine del 1609 e l’inizio del 1610 riuscì a moltiplicarne il potere d’ingrandimento dalle due o tre volte originarie fino a venti o trenta volte. L’abilità che acquisì nel fabbricare le lenti e nel combinarle in maniera appropriata fece sì che il telescopio (dal greco tele = "a distanza" e skopeo = "osservo") perdesse l’originaria connotazione olandese per divenire, a tutti gli effetti uno strumento "galileiano".