En av hans viktigste oppdagelser var at gjennom teleskopet så fiksstjernene langt mindre ut enn med det blotte øye. Dette tok bort en innvending fra astronom Tyge Brahe om at Kopernikus' forslag til et kolossalt stort univers ville medføre at stjernene ble urimelig store. Et kolossalt stort univers kunne også forklare hvorfor ingen parallakse kunne observeres for fiksstjernene. Gjennom teleskopet virket også planetene langt mindre enn man hittil hadde trodd. For Venus i posisjon lengst unna jorda var tidligere målinger av vinkeldiameteren 3 bueminutter. Med teleskopet beregnet Galilei denne til 1/6 bueminutt, noe som er langt nærmere dagens målinger.