伽利略在圣母玛丽亚像前潜心学习。学习的课程有《圣经》，以及亚里士多德的《物理学》《天论》《气象学》《伦理学》《逻辑学》等。
伽利略在家中只是由父亲进行过启蒙教育，学习的东西比较少。进入修道院后，接触到亚里士多德的多项学科知识，感到非常有趣。
中学时期的伽利略是聪明和善于思考的，但是，教会学校需要的不是学生的思考，而是对宗教神学的忠诚与信任。伽利略不崇拜任何权威，只对探求真理感兴趣。这种倾向使学校的老师很不喜欢伽利略，把他看作是有反叛意识的学生。
随着学习科学知识的兴趣日趋浓厚，伽利略对学校越来越反感。过了一段时间，文森西奥最后一次到修道院去看望大儿子伽利略，让他大吃一惊。那时的伽利略的个头已经超过了自己。
但是，伽利略越来越明显的变化让文森西奥也着实吃了一惊。他真是没有想到，修道院会把那样一个活泼、聪明、执拗的儿子变成那副样子。
伽利略整天走火入魔一般地沉浸在神学经典当中，他一下子好像看破了红尘。不想再置身于其中了，于是把自己牢牢地封锁在修道院的高墙之内，他整天就是祷告、念经，还有聆听钟楼低沉的钟声。
伽利略几乎变成了“傻子”，过去那活泼聪明的劲头没有了，这回可把文森西奥吓坏了。他可不是指望儿子在修道院里度过一生，做一个一辈子低头弯腰、整天口中念念有词的修道士。
文森西奥有他的如意算盘。他认为像伽利略这样聪明过人、才华横溢的年轻人，以后一定会大有作为的。
如果伽利略进入了上流社会，那么，他就可以重振家风，可以加官晋爵，可以光宗耀祖了。
退一步想，就算儿子没有能够做到这些，至少，凭他的才华，可以挣上一笔钱，以后让他。他的一家人享受荣华富贵。那样，女儿的嫁妆就有了着落，那样，小儿子学习音乐的费用也不用发愁了。
小儿子也是他的一个希望。因为他从小就表现出了非凡的音乐才干，最近，他发现小儿子的音乐才干甚至超过了自己。因此，文森西奥决定让小儿子去学习音乐，如果学有所成的话，说不定会成为宫廷的首席乐师。
可是，学习音乐是需要很大一笔费用的，到哪里去筹这笔钱？他把这个希望寄托在了伽利略的身上。
可是，如果一任伽利略这样沉浸在神学经典里，让他从此弃绝尘世的一切亲情、一切追求，完全在青灯古经中去寻找人生的幸福，那么，他所有的计划不是全都化为泡影了，文森西奥知道自己必须采取一些行动来“拯救”伽利略。
文森西奥希望伽利略能够更加修炼自己的性情，学会谨慎小心地去做人、做事，改一改他的执拗性格。可是，他又会时常跟伽利略谈起他对于家庭的责任，以免他把世俗事物都忘得干干净净。
文森西奥不愿意让伽利略长大之后成为了一个神父，因此，在离开宗教学校这一点上，父子俩不谋而合。
中学二年级快要结束时，伽利略得了眼病，不能正常看书，需要回家治疗和静养。父亲只好把儿子接回家中。就这样，伽利略又回到了佛罗伦萨。
伽利略离开中学后，在家自学了几个月。他是个善于学习、肯于钻研的少年，所以，在家养病也不闲着。只要眼睛能够看见东西，他就读书或者实验。
当时，文化发达的佛罗伦萨已经有了图书馆。父亲为他办理了借书证。伽利略利用这个便利条件，经常到图书馆寻找自己喜欢的书。
文森西奥看着伽利略的眼睛逐步好了起来，严肃地对伽利略说：“我不允许你用一生的时间去当个修道士，但是也不能一直呆在家里面无所事事。”
伽利略问道：“可是，爸爸，您不准我去当修道士，那我还能做什么呢？”
文森西奥淡淡的说道：“至于这个，我都已经替你安排好了。你已经17岁了，你已经接受了初级教育，下一步，我想让你继续去深造。”
伽利略疑惑地问：“爸爸，你不准我学习神学，那我还能深造什么呢？”
文森西奥充满期望的说道：“孩子，你要知道我给你取了伽利略这个名字，这里面有我多少期望。同时，我相信这个名字也能带给你一个美好的、光明的前程。”顿了一下，他接着说道，“我打算让你去学医生。”
当医生？伽利略从来没想过。过去，他曾经想当一个像达·芬奇那样的画家，或者当一个像哥白尼那样的天文学家。
而进了修道院以后，他很想当一个修道士。不知道当医生有什么好处，怎样去当好医生？
于是便说：“爸爸，可是，学习医学要一笔钱的啊。”
文森西奥马上举起手，冲伽利略摇了摇，“这个你不用担心，我都已经替你准备得差不多了，你只管去比萨大学学医吧！”
“到哪里去学呀？”伽利略又问道。
“我们老家比萨城的比萨大学。下个月就去。学成后，你会名利双收的，孩子。”文森西奥有些深情的说道。
伽利略深受感动，不知道该说什么才好。他知道家里拿出这笔钱来是很不容易的。父亲为了这个家能够重新振兴起来，付出了多少心血。
虽然，学医这个决定对于伽利略来说，有点太意外了，可是，他看到父亲爬满了皱纹的额头和那如雪的白发，他最后的那一点点反对的意见也被收藏起来了。
