Il 25 aprile del 1611 l’Accademia ha l'onore di annoverare tra i suoi soci Galileo Galilei, che sottoscrive l’Albo Linceo all’età di quarantasette anni. L'evento si concretizza in occasione del soggiorno di Galilei a Roma, durante il quale lo scienziato si prodiga a esponerre le sue scoperte agli astronomi e ai dotti della Curia Romana. In questa circostanza, è proprio Federio Cesi che si adopera intensamente affinchè la missione del grande pisano abbia successo, organizzando il 14 aprile una filosofica ragunata dalle 20 hore fino alla mezza notte tutta consumata in dispute e colloqui dottissimi.

E' l'inizio di una intensa collaborazione tra Galileo, che firmerà i suoi capolavori aggiungendo al proprio nome l’appellativo di "Linceo", e L'Accademia; è l'inizio, soprattutto, di una sincera e profonda amicizia tra lo scienziato e il giovane Federico, il princeps dei Lincei.

Con l'ascrizione di Galileo, l'Accademia segna decisamente il suo modo di philosopare, orientandosi con entusiasmo verso il metodo sperimentale e inizia ad abbandonare, senza in alcun modo rinnegare le proprie origini, l'aspetto magico-esoterico che l'aveva profondamente influenzata agli inizi del cammino linceo, chiaramente ispirato anche da una figura di indubbio riferimento come Giovambattista Della Porta.
Oltre al grande scienziato italiano, vanno anche ricordate le iscrizioni di un gruppo di medici e botanici tedeschi: Giovanni Schreck di Costanza, che contribuirà alla stesura del Tesoro Messicano, Giovanni Faber di Bamberga e Teofilo Müller di Hersfeld.