Galileo tiếp tục đón tiếp khách đến năm 1642, sau khi bị sốt và tim đập nhanh, ông qua đời vào ngày 8 tháng 1 năm 1642, ở tuổi 77.[116][117] Công tước Grand of Tuscany, Ferdinando II, muốn chôn Galileo bên trong Vương cung thánh đường Santa Croce, cạnh ngôi mộ của cha ông và tổ tiên, cũng như dựng lên một lăng mộ đá cẩm thạch để tôn vinh ông.[118]

Tuy nhiên, các kế hoạch này đã bị hủy bỏ, sau khi Đức Giáo hoàng Urbanô VIII và cháu trai, Hồng y Francesco Barberini, đã phản đối, vì Galileo đã bị Giáo hội lên án, bị nghi ngờ mạnh mẽ là dị giáo.[119] Thay vào đó ông được chôn trong một căn phòng nhỏ bên cạnh nhà nguyện ở cuối hành lang từ Thánh Đường tới Phòng Thánh. Galileo được chôn cất lại bên trong Vương cung thánh đường vào năm 1737 sau khi một tượng đài được xây dựng ở đó để tôn vinh ông. Trong lúc di chuyển này, ba ngón tay và răng đã được lấy ra khỏi phần còn lại của ông.[120] Một trong những ngón tay này, ngón tay giữa của cánh tay phải của Galileo, hiện đang được trưng bày tại Bảo tàng Galileo ở Florence, Ý.[121]