1609년 파도바의 한 허름한 자신의 서재에서 갈릴레이는 태양을 중심으로 지구가 돈다는 코페르니쿠스 체계를 증명하고자 한다. 가설을 증명할 방법을 고심하던 중에 개인수업을 받고자 네덜란드에서 온 루도비코를 통해 망원경의 존재를 알게 된다. 경제적 궁핍을 벗어나고자 망원경을 본인이 발명한 것처럼 속여 베네치아 공화국에 헌정하면서, 역사적 위업의 발견이라며 엄청난 찬사를 받게 된다. 결국, 갈릴레이는 망원경을 통해 코페르니쿠스 체계를 입증하게 되지만, 주위 사람들로부터 연구 결과의 위험성을 경고 받게 되는데...