觀測和對哥白尼日心說的支援，這一傳統觀點受到了嚴重挑戰。

科學上的反對主要來自第谷·布拉赫（tycho brahe）和其他天文學家。第谷認為，如果日心說是正確的，那麼應該能夠觀測到恆星的年度視差。視差是指由於地球在不同位置觀測同一恆星時，恆星位置的微小變化。然而，當時的觀測技術尚未達到能夠精確測量這種微小變化的程度。直到1838年，弗里德里希·貝塞爾才成功地觀測到了恆星的視差。

哥白尼和阿里斯塔丘斯正確地假設，恆星的視差可以忽略不計，因為恆星距離地球非常遙遠。然而，第谷反駁說，如果恆星如此遙遠，而且它們的表觀大小是由它們的物理大小引起的，那麼它們將比太陽大得多。在第谷系統中，恆星比土星稍遠，太陽和恆星的大小相近。這一觀點在當時具有一定的說服力，因為沒有現代望遠鏡，無法精確測量遙遠恆星的物理尺寸。

宗教上的反對主要來自《聖經》中的某些章節。例如，詩篇93:1、96:10和歷代志16:30中提到：“世界也建立它不能移動。”詩篇104:5也說：“他（耶和華）奠定了大地的根基，不要永遠移動它。”傳道書1:5進一步說：“太陽也升起，太陽落下，趕往它升起的地方。”約書亞記10:14則提到：“太陽，在基遍站著……”這些經文被解讀為支援地心說，認為地球是固定不動的。

伽利略根據他在1609年的天文觀測（《星際使者》1610）扞衛了日心說。1613年12月，佛羅倫薩大公爵夫人克里斯蒂娜與伽利略的一位朋友和追隨者貝內特託·卡斯特利（benedetto castelli）討論了《聖經》與地球運動的關係。伽利略受此啟發，給卡斯特利寫了一封信，辯稱日心說與《聖經》文字並不矛盾。他認為，《聖經》是信仰和道德的權威，而不是科學的權威。這封信雖然沒有出版，但廣為流傳。

兩年後，伽利略給克里斯蒂娜大公爵夫人寫了一封更長的信，將先前的論點從八頁擴充套件到四十頁。在這封信中，伽利略進一步闡述了他的觀點，強調科學和宗教之間的區別。

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到1615年，尼古拉·洛里尼神父將伽利略關於日心說的著作提交給羅馬宗教裁判所，指控伽利略和他的追隨者試圖重新解釋《聖經》，這被視為違反了特倫特議會的規定，並帶有新教的傾向。洛里尼特別引用了伽利略給卡斯特利的信。

1616年初，弗朗切斯科·英戈裡（frances goli）向伽利略傳送了一篇關於哥白尼體系的論文，提出了反對日心說的十八種物理和數學論證。這篇論文主要借鑑了第谷·布拉赫的觀點，特別是關於恆星大小的問題。英戈利認為，日心說中恆星的距離非常大，這“顯然證明了……恆星的大小如此之大，因為它們可能超過或等於地球自身軌道的大小”。

1616年2月，宗教裁判所成立了一個調查委員會，審查日心說的科學和神學依據。委員會宣佈，日心說是“哲學上的愚蠢和荒謬，由於在許多地方明顯地與《聖經》的意義相矛盾，因此是正式的異端”。宗教裁判所進一步裁定，地球運動的思想“在哲學上接受了相同的判斷，並且……在神學真理方面……至少在信仰上是錯誤的”。

這一裁決對伽利略產生了重大影響。儘管他在隨後的幾年中繼續進行科學研究，但他的日心說觀點受到了嚴格限制。1632年，伽利略出版了《關於兩個主要世界體系的對話》，再次扞衛日心說，結果被宗教裁判所審判，被迫撤回其觀點，並被判處終身軟禁。

在1633年，伽利略面臨了宗教裁判所的審判，這一事件標誌著他與羅馬教會關係的徹底破裂。在此之前，儘管教皇烏爾班八世曾要求伽利略在《關於兩個主要世界體系的對話