这个故事是关于落体运动的。在这个实验中，伽利略通过比较两个不同重量的物体（例如铅球）在同一高度下落的速度，得出了一个重要的结论：物体在做自由落体运动时，其速度并不会因为重量的不同而呈现不同的变化。这意味着亚里士多德的观点——重的物体比轻的物体下落得更快——是错误的。
为了证明这一点，伽利略在比萨斜塔上进行了实验。他选择了两个质量不等但相差不会影响实验结果的物体，比如 10 磅重的铅球和 1 磅重的铅球。然后，他站在塔上，一手拿着一个铅球，大声喊道：“下面的人看清，铅球下来了！”接着，他同时松开两手，让两个铅球同时从塔上抛下。实验结果显示，两个铅球几乎同时落地，证明了伽利略的观点是正确的。
这个实验对于科学发展具有重要意义，它打破了长期以来亚里士多德的学说对人们思想的束缚，为后来的科学研究奠定了基础。
证实不同重量球体自由落下，它们同时着地的实验。之前人们接受亚里士多德的物体下落速度与物体重量成正比的观点。据《伽利略传》记载，1589年伽利略在比萨斜塔当着其他教授和学生面做了这个实验，推翻了亚里士多德的观点。
亚里斯多德认为每一个物体都有回到自然位置的特性，物体回到自然位置的运动就是自然运动。这种运动取决于物体的本性，不需要外部的作用。自由落体是典型的自然运动，物体越重，回到自然位置的倾向越大，因而在自由落体运动中，物体越重，下落越快；物体越轻，下落越慢。
伽利略当时在比萨大学任职，他大胆地向亚里斯多德的观点挑战。伽利略设想了一个理想实验：让一重物体和一轻物体束缚在一起同时下落。按照亚里斯多德的观点，这一理想实验将会得到两个结论。首先，由于这一联结，重物受到轻物的牵连与阻碍，下落速度将会减慢，下落时间将会延长；其次，也由于这一联结，联结体的重量之和大于原重物体；因而下落时间会更短。显然这是两个截然相反的结论。
伽利略利用理想实验和科学推理，巧妙地揭示了亚里斯多德运动理论的内在矛盾，打开了亚里斯多德运动理论的缺口，导致了物理学的真正诞生。
人们传说伽利略从比萨斜塔上同时扔下一轻一重的物体，让大家看到两个物体同时落地，从而向世人展示了他尊重科学，不畏权威的可贵精神。
伽利略对 自由落体的研究，开创了研究自然规律的 科学方法，这就是抽象思维、数学推导和 科学实验相结合的方法，这种方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍不失为重要的科学方法之一。