Galilée mourut le 8 janvier 1642 après avoir souffert de fièvre et de palpitations cardiaques. Il était âgé de 77 ans au moment de sa mort.
À partir de 1634, il avait été assigné à résidence dans sa villa près de Florence après avoir été jugé à Rome après avoir vu ses écrits se moquer du pape. Il a été assigné à résidence parce qu'il voulait la peine la moins sévère possible. C'est là qu'il est resté jusqu'à sa mort 8 ans plus tard.
En 1638, Galilée devint complètement aveugle et souffrait d'insomnie et d'une hernie douloureuse.
Après la mort de Galilée, le Grand-Duc de Toscane avait souhaité l'enterrer dans la partie principale de la Basilique de Santa Croce (une église à Florence) et ériger un mausolée en son honneur mais le pape Urbain VIII a protesté parce que Galilée a été condamné par l'Église catholique soupçon véhément d'hérésie.
Ainsi, bien qu'il fût toujours enterré dans la Basilique, il devait ensuite être inhumé dans une petite salle au transept sud de l'édifice. Cependant, en 1737, un monument fut érigé dans le corps principal de la basilique et Galilée fut inhumé avec lui.
À ce jour, les touristes peuvent visiter le Museo Galileo à Florence et voir l'un des doigts de Galileo qui a été retiré lors de son réinhumation.