Esta obra muy breve, se publicó en 1610 con el título latino de Sidereus Nuncius. Galileo, quien pagó la impresión de su propio bolsillo, la inicia con una dedicatoria a Cosme de Medici, Gran Duque de Toscana, de quien esperaba obtener protección y apoyo económico.

En la introducción menciona cómo, con ayuda de su telescopio, había podido ver por primera vez detalles de Júpiter, Marte, Mercurio y varias otras estrellas, y termina informando al duque sobre su decisión de bautizar a los satélites de Júpiter, que acababa de ver por primera vez en la historia, con el nombre de planetas mediceos. Termina la dedicatoria con la nota de que envía una copia al duque acompañada por el mismo telescopio en que realizó todas las observaciones que describe.

En este libro, Galileo explica cómo, gracias a su telescopio, había podido observar detalles nunca antes vistos de la superficie lunar, la Vía Láctea, diversas estrellas y cuatro satélites de Júpiter desconocidos hasta ese momento. Empieza por describir su telescopio y las leyes ópticas que permiten amplificar los objetos con dos lentes separadas, el ocular y la lente de afocamiento, ambas colocadas en los extremos de un tubo.

Hablar de sus observaciones sobre la Luna, con una ampliación de 30 veces, la cual se encuentra cubierta con una superficie áspera e irregular, a la que Galileo compara con la superficie terrestre, llena de montañas, abismos y sinuosidades. Calcula las dimensiones del satélite y su distancia del Sol y la Tierra, y hace diversas observaciones y dibujos sobre las fases de la Luna.