Il volume era pronto, per i tipi del Landini di Firenze, ai primi del 1632, quando il Sant'Uffizio ingiunse al tipografo di sospenderne la vendita e a Galileo di non diffonderne altri esemplari. Il Dialogo si svolge in quattro giornate. Nella prima, incentrata sul confronto tra sistema copernicano (eliocentrico) e aristotelico-tolemaico (geocentrico), si sostiene la validità della teoria copernicana, mostrandone anche la maggiore semplicità rispetto alle complicazioni del sistema di Tolomeo: naturalmente l'astronomo, lo scienziato deve aver fiducia nella propria esperienza e nella propria ragione, che è simile a quella divina in quanto a capacità d'intendere, almeno intorno a certi soggetti limitati, l'assolutezza e la necessità del vero, e non deve cedere all'autorità di alcuno. Questo tema introduce la seconda giornata, dove si enuncia, con il famosissimo esempio della nave, il principio galileiano di relatività classica. Nella terza giornata Galilei interpreta le sue scoperte astronomiche in funzione di dimostrazioni della teoria copernicana. Nella quarta, Galileo, nel tentativo di trovare una irrefutabile prova meccanica del moto diurno della Terra, spiega il flusso e reflusso del mare con le diverse velocità, accelerate o ritardate, dei vari punti della superficie terrestre. Anche con qualche inevitabile errore scientifico, l'opera è ugualmente meravigliosa per il contenuto e vieppiù per il rigore e la coerenza metodologica con cui è condotta. Se pur condannata nel processo del 1633, essa ebbe larghissima diffusione, specie all'estero, e già nel 1635 ad Augsburg per i tipi degli Elzeviri ne usciva la traduzione latina a cura di Mattia Bernegger, con una citazione di Seneca sul frontespizio: Inter nullos magis quam inter Philosophos esse debet aequa libertas.
