伽利略的宇宙观主要基于哥白尼的日心说，即太阳而非地球是宇宙的中心，而其他天体，包括地球，都围绕太阳旋转。这一观点颠覆了当时普遍接受的地心说，即地球位于宇宙中心，所有其他天体都围绕其旋转的观点。

伽利略通过他的天文观测和望远镜的使用，为日心说提供了有力证据。他发现了金星的相位变化与哥白尼的预测相符，以及木星的卫星运动，这些发现表明天体可以围绕其他天体旋转，从而支持了日心说。

尽管伽利略的观点与当时的宗教信仰发生了冲突，但他的科学发现和方法对科学革命和现代科学的发展产生了深远影响。他的工作不仅改变了人类对宇宙的认知，也奠定了现代科学研究的基础。