Термометр Галилея представляет собой герметичный стеклянный сосуд цилинндрической формы, заполненный прозрачной жидкостью. Внутри сосуда размещены несколько небольших стеклянных поплавков эллиптической формы, заполненных окращенной жидкостью. К каждому поплавку прикреплена металлическая бирка со значением температуры.
В зависимости от изменения температуры окружающего воздуха поплавки внутри цилиндра всплывают или тонут. Текущее значение температуры определяется по нижнему из всплывших поплавков.