写给佛罗伦萨大公爵的信中提到，除非有确凿的证据证明“太阳没有绕地球转而地球绕着太阳转”，否则哥白尼系统无法得到扞卫。伽利略认为他的潮汐理论可以提供这样的证据，因此对此给予了极大的重视。
伽利略的潮汐理论基于地球的自转和绕太阳公转。他认为，潮汐是由地球表面某一点在自转和公转过程中加速和减速引起的。具体来说，当地球在自转时，海水会在地球表面来回晃动，从而形成潮汐。这一理论对伽利略来说非常重要，他甚至考虑将他在《关于两个主要世界体系的对话》中的讨论命名为“海上起伏对话”。然而，根据宗教裁判所的命令，这一提法最终从书名中删除了。
1616年，伽利略向红衣主教奥尔西尼（orsi）分发了他的第一次潮汐描述。在他的理论中，伽利略首次提出了海盆形状对潮汐大小和时间的影响。例如，他正确地解释了亚得里亚海中部的潮汐与海的末端相比为何较小。这一解释展示了他对地理和物理现象的敏锐洞察力。然而，作为一个普遍解释潮汐成因的理论，伽利略的观点是失败的。
如果伽利略的理论是正确的，那么每天应该只有一个高潮。然而，伽利略和他的同时代人意识到，威尼斯每天有两次高潮，大约相隔12个小时。面对这一明显的矛盾，伽利略试图通过排除其他次要原因来解释这一现象，包括海的形状、深度和其他因素。他认为这些因素不足以解释每天两次的高潮现象。这种固执的态度反映了他对地球运动的物理证明的渴望，以至于他不加批判地接受了自己的一些论点。
阿尔伯特·爱因斯坦后来评论说，伽利略发展了他的“引人入胜的论点”，但由于对地球运动的物理证明的渴望，他不加批评地接受了这些论点。爱因斯坦的评价揭示了伽利略在科学方法上的局限性，即在某些情况下，他过于依赖自己的直觉和假设，而未能充分考虑其他可能的解释。
此外，伽利略还坚决反对月球引起潮汐的观点。这一观点最早由古代学者提出，并被他的同时代人约翰·开普勒所支持。伽利略在《关于两个主要世界体系的对话》（第四天）中继续坚持他的潮汐理论，驳斥了月球对潮汐的影响。
1619年，伽利略·伽利雷与耶稣会罗马学院（llegio roa