Термометр Галілея являє собою посудину заповнений рідиною. Всередині його знаходяться кулястий скляні поплавці з маленькими дисками, на яких вказана температура. Всі рідини мають певну щільність при зміні температури. Рідина, що міститься в скляному циліндрі, служить середовищем для визначення температури. Коли температура підвищується, рідина розширюється. Коли температура падає, вона стискається. Вага кожної кульки такий, що при досягненні певної температури, рідина, що міститься в скляному циліндрі, матиме таку ж щільність, що і рідина в кульці, і кулька починає спливати. У міру підйому температури рідина в циліндрі розширюється, і кулька починає тонути. У міру зменшення температури, рідина в циліндрі скорочується, і кулька починає підніматися. Відмінності між окремими кульками полягає в їх вазі, наприклад, вагова різниця складає приблизно 2/1000 грам в кульках з маркуванням 20 С 21 С. При підйомі температури, кульки почнуть опускатися один за іншим. Коли температура падає, кульки починають підніматися. Поточна температура вказана на найнижчому з плаваючих у верхній частині кульок.