Il modo in cui la natura opera (causa efficiente), e le leggi che la regolano. Non sono competenze della ricerca scientifica la scoperta della causa finale alla quale i processi naturali sono indirizzati, poiché essa verrebbe dedotta in modo soggettivo ed arbitrario, sulla base di ciò che l'uomo può intendere e che a lui torna utile. Non esiste evidenza oggettiva del fine della natura. Esclusa dalla ricerca scientifica è anche la fisica essenzialistica, poichè alla mente umana non è dato conoscere, con mezzi scientifici, l'essenza delle cose.
fondandosi su alcune dottrine filosofiche attinte dalla tradizione o da concezioni contemporanee a Galilei, e rielaborate in modo originale
la convinzione che, per poter accettare come veri un numero limitato di casi esaminati, occorra presupporre che la natura possieda una struttura uniforme e immutabile.
la dottrina platonico-pitagorica che sostiene l'idea che il cosmo possieda una struttura matematica.
la convinzione che le verità matematiche possiedano una assoluta certezza. Galilei ritiene che esse siano sovraordinate all'intelletto divino, che le conosce allo stesso modo della mente umana e non è in grado di modificarle.
la distinzione atomistico-democritea fra proprietà oggettive e soggettive dei corpi, le prime caratterizzanti gli enti in quanto tale, le seconde esistenti soltanto in relazione agli organi di senso.
l'idea di fondo del metodo galileiano è la corrispondenza tra pensiero ed essere, tra ciò che la scienza può esprimere attraverso le sue teorie e la realtà ontologica.
Contraria alla convinzione di Galilei fu l'argomentazione esposta da papa Urbano VIII, secondo cui, poichè lo scienziato non è in grado di conoscere l'ordine impresso da Dio alle cose, esso può esprimersi solo per ipotesi.