Da den italienske fysikeren Galileo Galilei først observerte planeten tidlig på 1600-tallet, oppdaget han at den hadde faser som månen, varierende fra halvmåne til minkende til full og vice versa. Når Venus er lengst fra solen på himmelen, viser den en halvtent fase, og når den er nærmest solen på himmelen, vises den som en halvmåne eller full fase. Han tolket det slik at Venus til enkelte tider stod «bak» solen, til andre står mellom solen og jorden. Den kosmologiske konsekvensen av denne fortolkningen var at Ptolemaios' geosentriske verdensbilde, som plasserte jorden som midtpunkt i universet, ikke holdt vann. Selv om Galilei mente at hans observasjoner støttet Nikolaus Kopernikus' heliosentriske modell, beviste de den ikke entydig; fasene er også i overensstemmelse med Tycho Brahes system der solen og månen dreier seg om jorden, mens alle de andre planetene dreier seg om solen.