Torricelli perdeu o pai muito cedo e foi educado pelo tio, um monge que o enviou para Roma, em 1627, a fim de estudar ciências com o beneditino Benedetto Castelli.
O estudo de Duas Novas Ciências, de Galileu (1638) inspirou-lhe muitos desenvolvimentos dos princípios mecânicos aí apresentados, que ele publicou no tratado De motu (incluído na sua Opera geometrica, 1644). O envio desta obra, por Castelli, a Galileu, em 1641, com uma proposta para que Torricelli fosse residir com o sábio florentino, fez com que Torricelli partisse para Florença, onde conheceu Galileu, e onde o serviu como amanuense durante os últimos três meses da sua vida.
Em 1643 Torricelli descobre o princípio do barómetro. Observou que, se a abertura de um tubo de vidro fosse cheia com mercúrio, a pressão atmosférica iría afectar o peso da coluna de mercúrio no tubo. Quanto maior a pressão do ar, mais comprida fica a coluna de mercúrio. Assim, a pressão pode ser calculada, multiplicando-se o peso da coluna de mercúrio pela densidade do mercúrio e pela aceleração da gravidade. Ao nível do mar, a pressão atmosférica é de cerca de 15 libras por polegada quadrada, 29,9 polegadas de mercúrio ou 760 milímetros de mercúrio (760 mmHg). Isto é equivalente a 101,3 quilopascals (101,3 kPa), a unidade de pressão utilizada pelos meteorologistas, além dos milibares. O mercúrio é ideal para o barómetro líquido pois a sua alta densidade permite uma pequena coluna. Num barómetro de água, por exemplo, seria necessário uma coluna de 10 metros de altura e, ainda assim, haveria um erro de 2%. Hoje em dia, com o avanço da tecnologia, podem-se encontrar barómetros acoplados a relógios digitais desportivos a um custo razoável.
Torricelli também é famoso pela descoberta da Equação de Torricelli e de um sólido infinitamente longo que hoje é chamado Trombeta de Gabriel, cuja área superficial é infinita, mas cujo volume é finito. Esta propriedade foi vista como um paradoxo "incrível" por muitos contemporâneos (incluindo o próprio Torricelli, que tentou várias demonstrações alternativas), e desencadeou uma controvérsia sobre a natureza do infinito com o filósofo Thomas Hobbes. Alguns supõem ter sido esta a origem da ideia de um "infinito completo".
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