Термометр Galileo состоит из вертикальной стеклянной трубки, обычно заполненной водой, и герметичных стеклянных пузырьков, содержащих цветную воду или спирт. Каждый пузырек также прикреплен к определенной массе (помечен температурой, которую он представляет), чтобы откалибровать его плотность (количество массы в данном объеме). Температура может быть прочитана путем интерпретации распределения этих пузырьков. Принцип плавучести гласит, что если объект менее плотный, чем жидкость, он плавает; и если объект плотнее, чем жидкость, он тонет.
Когда температура жидкости в стеклянной трубке начинает нагреваться, она расширяется; следовательно, снижается плотность жидкости, поскольку ее масса теперь занимает больший объем. Противоположное происходит, когда температура остывает (т.е. плотность жидкости увеличивается). Следовательно, если пузырь становится плотнее по сравнению с жидкостью, он тонет; и если он менее плотный, он плавает.