Nem sokkal azután, hogy Galilei 1632-ben megjelentette Párbeszédek című művét, Toricelli levélben írta meg, mennyire lenyűgözte az írásmű. Ez a levél volt az egyetlen alkalom, amikor Torricelli nyíltan megvallotta, hogy a sokfajta bizonyíték miatt maga is elfogadta a kopernikuszi világképet, amiért Galileit 1633-ban perbe fogta a Vatikán.

Galileire viszont Torricellinek a mechanikáról írt könyve volt nagy hatással, s meghívta ifjú kollégáját. Három hónappal a vak tudós halála előtt Firenzébe utazott és Galilei titkára lett, majd annak halála után örökébe lépett a matematika tanáraként a firenzei akadémián.

Torricelli matematikai problémákkal, a differenciálszámítással foglalkozott, könyvet írt a szabadesés és a hajítás törvényeiről, továbbfejlesztette Galilei távcsövét és egy egyszerű mikroszkópot is szerkesztett. A folyadékokra alkalmazva továbbfejlesztette Galilei felismerését a kifolyási sebességre vonatkozóan (Torricelli-tétel). Fiatalon, 39 éves korában, tífuszban halt meg Firenzében.

Nevét a légnyomással összefüggő Torricelli-tétel tette híressé. 1643-ban Vincenzo Vivianival végezte híres kísérletét: az egyik végén zárt, higannyal teli üvegcsövet nyitott végével lefelé, higannyal töltött tálba állította. A higanyszál 76 cm magasságban állapodott meg, fölötte légüres tér keletkezett, melyet később Torricelli-féle űrnek neveztek el. (A következő évtized legszenvedélyesebb vitáinak tárgya a Torriccelli-űr lett, hogy mi van az űrben és hogy miért áll meg a higany egy meghatározott magasságban.)

A kísérlet eredményét Torricelli a levegő nyomásával magyarázta, egyben elutasította a "horror vacui" (az ürességtől való félelem) Arisztotelész óta meglévő téves elmeletét. Kísérletét többször megismételve megállapította, hogy a higanyoszlop magassága mindenkor arányos a légnyomással, tehát a jelenség okát a levegő nyomásában kell keresni - ezzel tulajdonképpen feltalálta a higanyos barométert. Hipotézisét Blaise Pascal bizonyította be 1647-ben.