갈릴레이 위성은 갈릴레오 갈릴레이가 망원경을 사용하여 최초로 발견한 목성의 4대 위성을 말한다. 이오, 가니메데, 유로파, 칼리스토가 여기에 해당된다.
갈릴레이의 위성 발견은 천문학에 망원경이 얼마나 중요한지를 보여주는 거의 최초의 사례인데, 육안으로는 도저히 관측할 수 없었던 천체를 망원경을 이용하여 발견할 수 있었기 때문이다.
갈릴레이 위성들은 성능에 한계가 있는 초기 망원경으로도 발견할 수 있을 정도로 크기가 큰데, 이들은 태양계 내에서 태양과 8개의 행성들을 제외하면 가장 큰 천체들이다.