在孩提时期，我们所认知事物的自然规律是：移动的物体会自动减速，并且轻的纸张会比重的石头落地更慢。而伽利略的实验建立了真正的自然真理，并由此引出了之后的牛顿定律：运动物体会做匀速直线运动，除非受到外力作用。
伽利略是第一个发现空气也有重量的人。当容器被加热，其中的热空气就会上升并从开口处跑掉。受这个现象的启发，伽利略将加热前后的容器进行称重，发现加热跑掉的空气带走了一部分重量。这就证明了空气是有重量的。但由于没法确定实际跑掉的空气的体积，他没法计算空气的密度。不过接下来他将一个气球充满空气，接着换成充满水，最终他得出结论，认为空气的密度比水小400倍。他的实验虽然简单粗糙，但却意义非凡：今天我们所知道的准确值是在海平面处，空气密度大概比水小800倍。
和所有在厉风中艰难前行过的人一样，伽利略也意识到空气能够产生力，虽然直到数十年之后牛顿才将力、质量和加速度完美联系起来。空气可以阻止移动，就如同风可以吹动轻盈的羽毛，甚至在完全静止的空气中羽毛下落的速度也比石头慢得多。如果是石头和铅块，体积相似但质量不同，它们下落的速率却相同。由此，伽利略直觉上认识到了一个自然界规律：是空气阻力影响到了羽毛。
空气存在的影响是十分出人意料的。其对运动的阻力使得我们即使在高速路上匀速驾驶也得一直踩着油门。踩油门意味着能提供汽车前进所需的动力；如果没有空气阻力，那么踩油门提供的动力将会不停地对汽车进行加速。但是实际上当速度越快时，其反方向阻力就越大。只有当油门提供的动力和空气造成的阻力精确平衡的时候，汽车才能完全以恒定速度前行。
当汽车驶过后，车后方会造成空气旋涡并且立即形成短时的“稀薄”空气。正是这种车前方的高气压和车后方的低气压之间的压力差形成了净阻力。所以，在更好的空气动力学设计下，空气会更快地填满车后的空间，那么，汽车前后的气压差就会更低，自然空气阻力也会更小。汽车设计，抑或竞赛自行车及高山速降滑雪所用的头盔，目的都是为了最小化空气阻力：这也是一个巨大的产业。
如此明显不过的例子在17世纪的时候却是很难见到的，所以才凸显出伽利略透过现象见本质的天赋。一粒鹅卵石掉进黏稠的蜂蜜中几乎立即就停住了，而掉入水中的话阻力就小很多，更别说掉进空气中了。伽利略就此预测：如果没有空气阻力，所有的东西下落的速度就会一样。虽然伽利略不能制造出真空，但理论上存在真空状态这一概念对于他来说已经没有哲学上的问题，只是技术上过于困难而无法完成。在300年之后，“阿波罗”飞船上的宇航员在月球表面扔下了一片羽毛和一粒石子，人们终于以一种极其直观的方式验证了伽利略的理论。而最初的实验其实早在1717年10月24日就由德萨吉利埃（J．Desaguliers）在伦敦皇家学会牛顿分会完成了。
