Nos princípios do século XVII assistiu-se a um debate cosmológico em que se defrontavam diversos sistemas do mundo.
Na visão geocêntrica, herdada de Ptolomeu (século II d.C.), ao centro aparece a Terra, cercada das sete esferas planetárias e do firmamento.
No século XVI, esta visão foi posta em causa. Tycho Brahe (1546-1601) sugeriu um outro sistema, em que a Terra estava parada no centro do Universo. O Sol e a Lua rodavam em torno da Terra, e os planetas em torno do Sol.
Galileu (1564-1642) defendeu o sistema heliocêntrico de Copérnico (1473-1543).
Os matemáticos do Colégio de Santo Antão (Lisboa) perceberam que as observações astronómicas de Galileu, nomeadamente das luas de Júpiter e das fases de Vénus, tinham destruído o sistema de Ptolomeu. Mas não quiseram abandonar a visão geocêntrica e aderiram ao sistema de Tycho Brahe, que era também compatível com as novas observações.

Galileu, em 1609, construiu um telescópio com cerca de 3 vezes de ampliação. Mais tarde, fez versões melhoradas com até cerca de 30 vezes de ampliação. Apontar o telescópio pela primeira vez para o céu foi um dos grandes momentos da história da ciência: Galileu fez logo toda uma série de descobertas sensacionais que publicou no Sidereus. A publicação do Sidereus Nuncius causou grande sensação,  ao mesmo tempo em que provocava uma controvérsia apaixonada.   

Em 25 de agosto 1609, Galileu apresentou um de seus primeiros telescópios, com uma ampliação de cerca de 8 ou 9 vezes, para os legisladores de Veneza.

As descobertas de Galileu tornaram mais claras as ideias dos defensores do sistema heliocêntrico de Copérnico. Pouco tempo depois de Galileu, Johannes Kepler descrevia a óptica das lentes, incluindo um novo tipo de telescópio astronómico com duas lentes convexas (referido muitas vezes como telescópio de Kepler).
Em 1615, o jesuíta português Manuel Dias, que se encontrava na China, escreve a obra Tien wen Lueh (Tratado de Questões sobre os Céus) , em mandarim. É um pequeno compêndio de cosmografia e astronomia. No fim desta obra inclui a descrição, com figuras, da nova observação telescópica, feita por Galileu em 1609, sobre os “braços” de Saturno.