伽利略这位真正的近代实验之父，近代实验科学的创造者，并不满足于逻辑推理，他要用实验来验证他的设想。但不是跑到比萨斜塔抛下两个铁球，而是在室内用精心设计的斜面做实验。他做了很多不同坡度的斜面，斜面尽可能光滑。然后在不同斜面上滚下各种重量的铜球，他发现，物体从斜面上滚下，作加速度运动。但只要斜面坡度不变，无论什么重量的铜球滚下，加速度都一样；加速度与重量无关，但与坡度有关，斜面越陡，加速度越大，斜面越平，则加速度越小。在极限情况下，斜面完全水平，加速度为零，物体若不受外力，他就应该永远沿直线作匀速运动，这实际上就是牛顿第一定律；如果斜面完全垂直，就相当于自由落体，这时加速度最大，但对无论什么重量的物体，加速度都一样。
伽利略做比萨斜塔实验这一传闻来自伽利略晚年的学生维维安尼，他在写伽利略的传记中提到伽利略曾做此实验。但历史学家考证，没有任何理由表明伽利略做过这一实验。事实上，一位亚里士多德派的物理学家为了反驳伽利略，真的于1612年在比萨斜塔做了一个实验，结果表明，相同的材料但重量不同的物体并不是在同一时刻到达地面，伽利略在《两门新科学》中对此有一个辩护，意思是说，重量1：10的两个物体下落时只差一个很小的距离，可亚里士多德却说相差10倍。为什么忽视亚里士多德如此重大的失误却盯住我小小的误差不放呢？这也表明伽利略没有做那个实验。
值得一提的是，1586年荷兰物理学家斯台文用两个大小不同重量比为1：10的铅球，让它们从高30英尺的高度落下，结果两者几乎同时落在地面的木板上，围观者可以听到两个铅球撞击木板时发出的声音。
