El termómetro de Galileo consiste en un tubo de vidrio vertical, normalmente lleno de agua y burbujas de vidrio selladas que contienen agua de color o alcohol. Cada burbuja está tiene una masa específica (marcada con la temperatura que representa) para calibrar su densidad (la cantidad de masa en un volumen dado). La temperatura se puede leer mediante la interpretación de la distribución de estas burbujas. El principio de flotabilidad establece que si un objeto es menos denso que un líquido, flota; y si el objeto es más denso que el líquido, se hunde.
Cuando la temperatura del líquido en el tubo de cristal comienza a calentarse, se expande; por lo tanto, la reducción de la densidad del líquido, tal como su masa ahora, ocupa un volumen mayor. Lo opuesto ocurre cuando la temperatura se enfría (es decir, la densidad del líquido aumenta). Por lo tanto, si una burbuja se vuelve más densa en comparación con el líquido, se hunde; y si es menos denso, flota.