Vo svojom prvom spise Toricelli použil Galileiho zákony voľného pádu na vysvetlenie javu vytekania kvapaliny z nádob otvorom v tenkej stene. Dokázal, že rýchlosť vytekania prúdu kvapaliny z otvoru sa rovná rýchlosti voľného pádu z výšky, v ktorej je hladina kvapaliny v nádobe. Táto závislosť sa stala neskôr známa ako Torricelliho vzorec. Objavil tiež, že prúd kvapaliny vytekajúci z bočného otvoru nádoby má tvar paraboly. Týmito objavmi položil základy hydrodynamiky. V tom istom roku 1641 ho Castelli odporučil už vtedy celkom slepému Galileimu. Stal sa jeho horlivým žiakom a po smrti dôstojným nástupcom v úrade dvorného matematika u veľkovojvodu toskánskeho vo Florencii. Torricelii sa stal známym aj svojím objavom atmosferického tlaku. Ešte Galilei si všimol, že pumpou nemožno vysať vodu do väčšej výšky ako 10 m. Správne usúdil, že „sila vákua“ je ohraničená a nemožno prekročiť hodnotu, než je hmotnosť 10 m vysokého stĺpca vody. Torricelli prišiel na myšlienku použiť namiesto stĺpca vody ortuť a skúsiť, v akej výške sa jej hladina ustáli. Torricelli správne vysvetlil tento pokus odmietnutím fantastického „ horror vacui“ ( strachu z prázdnoty). Už od dôb Aristotelových panoval názor, že príroda sa bojí prázdnoty, čo dokazovalo napríklad stúpanie vody pod piestom nasávacej pumpy, kapilárne javy a iné. Torricelli dokázal, že príčinou týchto javov je atmosferický tlak a že vákuum možno vytvoriť, o čom sa oddávna veľmi pochybovalo. Sám tento pokus veľa ráz zopakoval, pričom zistil, že výška ortuťového stĺpca sa mení, a je vždy úmerná atmosferickému tlaku. Takto vlastne vynašiel zariadenia na meranie atmosferického tlaku, ktoré dnes nazývame ortuťovým barymetrom.