Nel gennaio del 1610, mentre esplorava il cielo col cannocchiale, Galileo scoprì quattro stelline che seguivano Giove. Egli giunse presto alla conclusione che si trattava di satelliti del pianeta e si impegnò nel tentativo di stabilirne le orbite e i periodi.

I quattro satelliti orbitano con velocità decrescente dal più interno al più esterno e hanno quasi la stessa luminosità. Era dunque difficile identificarli precisamente e stabilirne i periodi.

Per determinare la posizione dei satelliti senza dover compiere ogni volta i calcoli, Galileo mise a punto uno schema grafico, una sorta di calcolatore analogico, detto giovilabio.

Lo schema galileiano riporta in scala Giove e le orbite dei quattro satelliti. Queste sono attraversate da una serie di linee parallele verticali che si succedono a intervalli uguali al raggio di Giove.

All'istante dell'osservazione telescopica, Galileo stimava in raggi gioviani la distanza apparente del satellite dal pianeta. L'intersezione fra la riga verticale corrispondente a questa distanza e il cerchio che rappresenta l'orbita del satellite forniva immediatamente la posizione il cui valore, per mezzo d'un filo, poteva essere letto sulla scala graduata tracciata sul margine esterno.

Tuttavia le posizioni osservate dei satelliti variano al variare della posizione reciproca di Giove e della Terra in conseguenza delle loro rivoluzioni intorno al Sole.

Ad esempio, il momento nel quale dalla terra si vede un satellite transitare sul disco di Giove, è diverso dal momento nel quale lo stesso fenomeno verrebbe osservato dal Sole. Questa differenza dipende dall'angolo Terra-Giove-Sole, la cosiddetta parallasse annua.

Per annullarne l'effetto continuamente variabile, Galileo riferì i moti dei satelliti non alla Terra, ma al Sole, e per evitare i complessi calcoli, ideò un secondo schema grafico, che rappresentava in scala le orbite eliocentriche di Giove e della Terra.

Considerato Giove immobile al momento dell'osservazione, lo strumento presenta una scala graduata su cui individuare la posizione relativa della Terra rispetto a Giove. Il valore della parallasse poteva esser letto immediatamente su un'altra scala graduata.

I due schemi grafici vennero successivamente riuniti in un unico strumento, noto come giovilabio.

La posizione di Giove al momento dell'osservazione veniva determinata attraverso un disco girevole. Una lancetta mobile, connessa con un'asta al piatto del giovilabio, permetteva di stabilire la posizione della Terra in quello stesso momento. L'asta rappresentava così la congiungente Terra-Giove; ovvero la linea di vista continuamente variabile dell'osservatore.

Il valore della parallasse poteva essere letto direttamente su di una scala situata sul lembo superiore dello strumento, per qualunque posizione della Terra rispetto a Giove.