伽利略的高明之處在於把觀察、實驗、理性思維和數學結合在一起探討物理問題，尋找物理學運動規律。為了尋找物體運動的規律，伽利略設計了一個斜面實驗。

伽利略將兩個光滑斜面相連，然後讓球從一個斜面上以一定的高度滾下。他發現，無論如何改變另一斜面的坡度，小球都會不管實際路程的長短，而沿著斜面上升到與下落等高的地方。在此基礎上，天才的伽利略對此作出了天才的設想：若第二個斜面是無限延伸而絕無摩擦的水平面，則小球將會永遠向前運動。他進一步推理得出結論：物體運動並不需要力來維持。最終，他把這個發現概括為“只要除去使物體加速和減速的外部原因，運動物體必將嚴格地保持它一旦獲得的速度”。

儘管歷史上已有許多人對慣性運動作了種種描述或設想，但像伽利略這樣經過嚴格的推理而得出明確的結論還是第一次。伽利略這一發現在慣性定律的建立上取得了突破性的進展，但是，伽利略所指的水平面實際上是以地球為中心的球面，而不是空間的一條直線。