1610年伽利略透過望遠鏡觀察木星，發現三顆排列在木星兩側的明亮星體，起初認為它們只是偶然排列。第二晚，伽利略再次觀測木星，那三顆星位置有變。兩日後，他看到了第四顆星。連續幾晚觀測木星後，伽利略意識到光點是木星的衞星，從而推論出並非所有天體都圍繞地球運行。為紀念伽利略的發現，這四顆衞星被稱為「伽利略衞星」。

伽利略設計及製造了數支望遠鏡，倖存於世的其中兩台，收藏於意大利佛羅倫斯伽利略博物館內。太空館展覽展出由該博物館借出，其中一台伽利略望遠鏡的仿製品。望遠鏡屬折射式望遠鏡，鏡筒長約95厘米，覆蓋着帶有黃金印花圖案的紅色皮革。仿製品由 Jim & Rhoda Morris 於2008年根據伽利略望遠鏡原物（庫存編號 2428）製造。

展覽連繫元祖級伽利略望遠鏡和最先進的詹姆斯．韋布太空望遠鏡，濃縮400多年來的探索宇宙之路。