自从女儿赛莱斯特去世之后，伽利略又得了重病，之后又是一度的消沉。
终于熬过了寒冷悲伤的冬季，地中海地中海刮过来的暖风大地的万紫千红唤醒，伽利略的心情也随着大地回春而渐渐从痛苦中平复过来。
想到与自己最为亲密的女儿赛莱斯特依旧会一阵阵的悲伤，尤其是他回来后看到她形容枯槁的样子。不由让伽利略经常的赞叹，多好的一个孩子，可惜他没有更多的去照顾她。而女儿却是在他最悲观最失落的时候一直在写信安慰着他，鼓励着他。
想到这些，伽利略突然感觉到振奋了起来，女儿如此的为自己而感觉到骄傲自豪，她曾在给伽利略的信中写道：“不要说你的名字已从诗人的词典里消失了，因为事实并非如此。你的名字无论是在你的祖国，还是在世界其他各国都是不可磨灭的。而且在我看来，如果你的名誉和声望一时受到损害，那么不久你就会享有更高的声誉。”
伽利略突然感觉，自己不能再这样沉沦下去了，为了女儿他应该继续努力，直到生命的最后一刻。他想起，在锡耶纳市被软禁时，彼可罗米尼大人就曾经劝过他，将来有时间可以把物理学方面的研究成果总结一下，汇集成书，为科学事业的发展做出贡献。写出书来，教廷不让出版，但是总有一天会出版的。彼可罗米尼大主教说得对，我不能用望远镜看，但可以拿起笔来写。
于是，伽利略继续坚持整理自己之前已经开始整理创作的《关于两门新科学的对话》。
当阿圣翠山庄果园里硕果累累的时候，伽利略陆续接到好几个令人高兴的消息。他在早年撰写的力学论文，汇集成《力学》一书，被译成法文，在法国出版。他的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书，被译成拉丁文也在法国出版。他的《尝试者》和《致克丽丝蒂娜太后的信》两本书，被译成拉丁文，同时在荷兰出版。
这些令伽利略振奋的消息，使伽利略备受鼓舞，不仅精神振奋，而且也加快了《关于两门新科学的对话》的写作速度。
到了1635年年末，《关于两门新科学的对话》的前半部脱稿。伽利略派人联系出版时遇到了困难。
因为，罗马教廷曾经向有教会的欧洲国家下令，任何时候都不准出版或再版伽利略的著作以及由他编辑的著作。为此，很多国家的出版商不敢出版《关于两门新科学的对话》一书。
于是，伽利略托朋友将书稿送到了国外。这位朋友是一位力学工程师，他对伽利略的这本书很感兴趣。他在德国和波兰等地奔波数月，也未能找到愿意出版此书的出版商，因为各地教会都担心涉入伽利略案件而不易洗脱。
最后，找到的唯一愿意出版伽利略著作的竟然是一位红衣主教，他家里有印刷机，这不能不说是给莫大的讽刺，但是正要开工的时候，红衣主教被一场暴病夺去了生命。
这时，有人建议工程师去找一下荷兰的一个艾鲍维尔家族，这是荷兰一个很著名的出版家族，他们曾出版过伽利略《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书的拉丁文译本，在欧洲产生不小的影响。
当这位工程师朋友找到这个家族的一个书商时，老板当即表示愿意出版此书。
1637年的春天，伽利略费时三年，终于完成了他的最后一部巨著。1638年，《关于两门新科学的对话》在荷兰的莱顿终于秘密出版。
所谓“两门新科学”，指的是材料强度和运动学。在此书中，伽利略奠定了运动学的基础。特别是，他通过对炮弹从射出炮口到落地的轨迹是一条数学上的抛物线的论证，对于运动在不同方向上的分量，以及这些分量在各种情况下的叠加与合成，给出了完美的解决。
此书被视为近代物理学的基石之一，其处理问题的思路和手法则成为近代科学的典范。所以爱因斯坦说“他就是近代物理学之父——事实上是近代科学之父”。
与第一部《对话》相比，《关于两门新科学的对话》中的许多内容要更艰深一些，书中有大量的“定理”“命题”和“问题”，而且因为那时还没有微积分这样的数学工具，所以伽利略的许多证明只能采用相当繁琐的几何证明。当然，在说服辛普利邱时，他仍然花费了许多篇幅进行通俗解释。
《关于两门新科学的对话》是伽利略关于自然运动科学和材料强度科学的一部重要著作，为物理学的发展作出卓越的贡献。
伽利略对于力学的研究，在他的科学活动中占有极为重要的地位，他所建立的摆的定律、惯性定律、落体运动定律，以及对抛体运动的研究和他提出的相对性原理，奠定了动力学的重要基础。以后经牛顿的发展完善，建立了现代经典力学的系统理论。
让人感觉不可思议的是，伽利略费劲九牛二虎之力出版的这本书，却被一些不怀好意的人诬称为走私文稿，他们再一次告到了罗马教廷。
罗马教廷当即组织了调查组，调查这件事情。
罗马教会当然会向伽利略询问此事，但伽利略回答说：“这本书的出版我全然不知，我知道的只是有几位科学家曾经看过我的手稿。”
那位帮助伽利略出版的工程师朋友，也极力证明伽利略的清白，说伽利略对此事件一概不知。
当时，由于这时罗马教会正疲于应付敌国的进攻，因而也就无暇细查伽利略的事情，而且，这本书中确实没有任何违禁之处，因而这件事也就不了了之了。
然而，不幸还是没有放过伽利略，由于写书劳累过度，伽利略在出书后的几个月就双目失明了。
双目失明的伽利略很痛苦，在这时他的学生卡斯特里来到他的身旁，帮助伽利略做一些力所能及的事情。
卡斯特里是伽利略在比萨大学教书时帮他从事落体实验的优秀学生之一。此时，他已经是比萨大学的著名教授。他对自己老师的遭遇非常同情，所以在伽利略被软禁的一段时间内，经常来看望伽利略。
卡斯特里为伽利略能去佛罗伦萨治眼睛而四处奔波着，最后，罗马教会批准伽利略到佛罗伦萨的儿子家去居住，但是禁止伽利略与别人交谈。教会的这种不人道的做法，恰恰说明了对伽利略所代表的真理的恐惧，对一个双目失明的74岁老人还要胆颤心惊，如临大敌。这让卡斯特里感觉教廷卑鄙与残忍。
卡斯特里为老师的失明而感到悲痛，他说：“大自然中一双高贵的眼睛失明了！这双非凡的眼睛看到了前人从未看到的事物，并为后代打开了一扇宽阔的探索之门。这样了不起的眼睛失明了，怎不叫人悲伤呢！”
伽利略虽然失明了，但是他依然不允许自己庸庸无碌的生活下去。
于是他跟儿子说想有一个秘书，处理一些信件并照顾他的生活，伽利略还在心里有一个打算，如果有秘书，他可以让秘书帮他记录一些还没来得及写在纸上的思想，免得它们稍纵即逝，而且，一旦有了秘书，他就可以回到阿圣翠山庄了。
伽利略还把他的想法和他的学生卡斯特里说了。卡斯特里很赞同给老师找一个助手，但是，这样的大事，必须通过教廷，没有教廷的批准，任何人都不敢随便来到罪犯伽利略的身边。
1638年底，在卡斯特里等人的多次请求下，教廷找到一个年龄只有16岁的维之安尼，前来给伽利略当助手。教廷之所以敢叫一个小孩来到伽利略身边，是利用他年幼无知，容易控制，可以更加严密地监视伽利略。
维之安尼出身贵族，因家道中落，没有完成学业，但他聪明。机敏，爱好科学，十分崇敬有学问的大科学家。
当他被教廷派往伽利略身边充当密探时，心情很复杂。他早就听到过伽利略在比萨斜塔上搞落体实验和用望远镜发现美第奇星群的故事，对伽利略很崇拜，尽管教廷一再交待，他自己却改变不了原先的看法。
开始，伽利略还对他心存芥蒂，但不久，他就发现这是一个很真诚的年轻人，他对伽利略有着发自内心的尊敬和爱戴，于是两人很快就合作得很愉快，伽利略感到得心应手；如鱼得水，二人情同父子。
1639年。维之安尼和伽利略在宗教裁判所的应允下，又回了阿圣翠山庄。
伽利略有了助手，又开始了他的科学研究工作。由维之安尼给他读有关资料，进行一些实验的准备工作，起草了一些论文的手稿等。他很少夸奖自己的学生和助手，但他却当着几位来访者，多次夸奖过维之安尼，说他是一位有造就的人。
伽利略对维之安尼一点都没有看错，经过一段学习，维之安尼学问大增，知识面越来越广，成为伽利略最好的学生之一。当伽利略去世后不久，维之安尼冒着教廷迫害的威胁，写了一部长篇的《伽利略传》，宣扬了老师一生的功绩。后来，维之安尼也被佛罗伦萨宫廷聘为数学教授，没有辜负伽利略老师对他的培育和期望。
这也是唯一一部有特殊价值的伽利略的传记。
后来，维之安尼也去世了，他保存的伽利略的笔记和书信也被人遗忘了。直到1754年的一天，佛罗伦萨公共图书馆负责人下班后去市场买肉，回家后，他打开包肉的纸，这才发现包肉纸原来是一张笔记本的一页。这才解开了《伽利略传》与伽利略笔记发现的序幕。
伽利略回到阿圣翠山庄以后，不断有人来访，除了往日的朋友、学生之外，最知名的是托斯康大公。他丝毫不惧怕罗马教廷的淫威，多次前来探望伽利略，称伽利略是托斯卡纳大公国的骄傲，鼓励他继续进行科学研究，为人类造福。
还有英国著名诗人弥尔顿，到文艺复兴发源地佛罗伦萨访问时，专程来到阿圣翠山庄拜望了伽利略，和他晤谈了一天时间。对伽利略首次用望远镜观测天体，揭开了宇宙的奥秘表示钦佩。他认为，伽利略虽然双目失明了，他却摧毁了人类愚昧的时代，为人类迎来了新的曙光。
还有一位经常来访的是卡斯特里的学生，意大利的著名物理学家托利拆利。他有时还住在阿圣翠山庄，向伽利略学习固体力学知识。在伽利略的帮助下，他将力学的研究扩展到液体和气体领域，并获得发明水银气压计等重大科研成果。托利拆利和维之安尼一起，陪伴伽利略度过他生命的最后一年。
1641年年底，伽利略感到自己就要不久于人世了，于是，他请来公证人，立下遗嘱，把一小笔年薪赠给了二女儿丽薇，他知道女儿并不需要这个，但这至少可以说明他不曾忘记过她，他把一笔为数不少的财产全部给了儿子，他要求死后葬在靠近父母的墓地里。
公证人扶着老人颤抖的手在遗书上签字。
1642年1月9日，伽利略在阿圣翠山庄的卧室里，心脏停止了跳动。
就这样，享年78岁，勤奋一生的伟大科学家伽利略，在被罗马宗教法庭判处终身监禁，监外服刑期间离开了人世。
在当时的环境下，人们甚至不能为他举行简单的葬礼。直到1737年，才将伽利略的骨灰和意大利伟大的艺术家、画家米开朗琪罗的骨灰一起安葬在克罗奇教堂。
1979年，梵蒂冈教皇保罗二世代表罗马教廷为伽利略公开平反昭雪，认为教廷在346年前迫害他是严重的错误。这也表明了，教廷终于承认了宗教不应该干预科学的伽利略的主张。