1631. Alors que l'Europe est déchirée par la guerre, la peste fait rage à Florence en dépit des prières et des processions. Croyant pouvoir apaiser le courroux de Dieu, le grand-duc de Toscane charge le chanoine Cini de s'assurer que le couvent de San Matteo d'Arcetri n'abrite pas, comme on le murmure, des rencontres galantes. L'homme y retrouve Galilée, son ancien maître, installé depuis peu dans les environs pour se rapprocher de ses deux filles, cloîtrées dans ce monastère.