在伽利略之前，科学主要受哲学和神学方法主导。科学思维往往依赖于先验推理和逻辑思辨，例如古希腊的毕达哥拉斯（公元前580-495年）、柏拉图（公元前428-348年）、亚里士多德（公元前384-322年）等。当时缺乏通过观察和实验来系统检验假设的方法。
在伽利略之前，关于物体坠落的主流观点基于亚里士多德的思想。他认为，较重的物体比轻的物体下落得更快。亚里士多德假定物体下落的速度与其重量成正比，并且他还认为下落速度取决于物体的性质（例如，石头比羽毛下落得更快）。
随着伽利略（1564-1642）的出现，科学研究的方法开始建立在实验、观察、量化及数学分析的基础上，这些正是我们今天所熟知的科学方法的关键要素。
落体定律由意大利数学家、几何学家、物理学家及天文学家于1604年提出，是理解物体在重力作用下运动规律的关键一步。与亚里士多德认为重物比轻物下落更快的观点相反，伽利略通过实验证明，所有物体无论质量大小，均以相同速率下落。
伽利略与他同时代的许多科学家一样，观察日常现象，但他是第一个以系统和实验的方式质疑这些现象的人。伽利略注意到，不同重量的物体（如大小不同的石头）似乎以相似的速度下落，这与亚里士多德的观点相悖。这不符合重物比轻物下落更快的理论。
伽利略利用斜面来减缓物体下落的速度，从而更精确地测量它们移动特定距离所需的时间。其原理是通过延长下落距离来降低速度，使他能更轻松地测量下落时间。他还在斜坡上设置铃铛，用以标记球体到达特定位置的时间点。
他的结果，经其观测证实，确立了自由落体加速度是恒定的，且与物体的质量或形状无关。
伽利略的创新思想之一在于认识到下落加速度源于引力吸引，且该加速度是均匀的。由此他证明，自由落体运动的距离与下落时间的平方成正比。这意味着，若物体下落时间延长一倍，其运动距离将增至四倍。
伽利略并未以这种精确形式提出该方程，其中d为行进距离，g为重力加速度，t为经过的时间。
$$d = \frac{1}{2} g t^2$$
然而，他确实是发现物体在重力作用下下落时间与下落距离之间关系的起源。
通过否定下落速度取决于物体质量的观点，他为更精确理解天体与地球物体运动规律铺平了道路。这一定律成为后来影响艾萨克·牛顿（1642-1727）创立万有引力理论的重要基础之一。
落体定律是最早使用严格时间和距离测量方法的科学实验之一。它引入了至今仍在运动与引力研究中运用的基本概念，标志着现代科学的一个转折点。
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