Pur non esprimendosi mai in modo categorico nelle prese di posizione ufficiali, Redi non aveva certo nascosto, all'interno della cerchia dei collaboratori e confidenti più sicuri, le proprie simpatie verso la filosofia atomista. Questo gli consentì di intervenire da protagonista, anche se in modo discreto e, per così dire, dietro le quinte, nella polemica sull'atomismo scoppiata all'Università di Pisa alla fine degli anni '60. In quest'occasione il ruolo svolto dal naturalista aretino sullo sviluppo della scienza nella Toscana della seconda metà del Seicento apparve in tutta la sua rilevanza.
Confidando nella protezione rediana, il filosofo livornese Donato Rossetti aveva annunciato in una memoria del 1671, nel corso della discussione con Geminiano Montanari sulle cosiddette "gocce di vetro", la pubblicazione di un altro testo, intitolato Il Polista fedele, che intendeva dedicare proprio a Redi. Lo scopo era quello di dimostrare non solo la perfetta ortodossia cattolica dei "democritici fedeli", ma anche la superiorità della filosofia atomista rispetto a quella aristotelica nella spiegazione del mistero della transustanziazione: cioè il fenomeno della conservazione delle specie del pane e del vino nella consacrazione eucaristica sancito dal Concilio di Trento.
Rossetti rimase certamente sorpreso quando, probabilmente in colloqui a quattr'occhi destinati a rimanere segreti, Redi gli fece capire che non c'erano assolutamente margini per la pubblicazione di un libro dall'argomento così pericoloso, che riproponeva, dopo l'affaire galileiano, un nuovo, inquietante avvicinamento tra le questioni religiose e quelle scientifiche. Con il proprio radicalismo, Rossetti minacciava infatti di rompere i delicati equilibri del sistema politico-culturale toscano, rischiando di precludere i già angusti spazi di libertà di discussione che la situazione consentiva. Una circostanza che era già apparsa evidente nella vicenda del divieto, imposto dallo stesso Granduca, al progetto di pubblicazione di una traduzione italiana del poema di Lucrezio preparata da Alessandro Marchetti.
L'invito al silenzio rivolto da Redi a Rossetti acquista maggior rilevanza se visto alla luce della conflittuale situazione degli intellettuali toscani in quegli anni. In contrasto con quei galileiani che continuavano a ritenere il metodo sperimentale come unico modo percorribile di progresso del sapere, a Pisa un gruppo di giovani "lettori" dell'Università di Pisa, tra cui appunto Rossetti Bellini e Marchetti, aveva ritenuto che si fosse aperta la possibilità di speculare liberamente sulle cause e sui principi primi della natura, adottando la filosofia atomista. In questo modo era fatale che, prima o poi, si riaprisse lo scontro con le gerarchie accademiche più tradizionaliste.
La controversia tra galileiani ed aristotelici pisani scoppiò 1669, con l'intervento del Deputato dello Studio Giovanni Maffei, professore di filosofia di chiare simpatie aristoteliche ed autore di una confutazione delle Exercitationes paradoxicae di Pierre Gassendi, uno dei punti di riferimento filosofici di tutti i "novatores". Maffei trasmise a Firenze una ufficiosa Relazione nella quale si informavano le autorità granducali dei contrasti nel corpo docente dell'Università, e si suggeriva di conservare l'insegnamento tradizionale contro le pretese di modernizzazione dei galileiani. All'inizio dello stesso anno accademico 1669-1670 i medici Gian Andrea Moniglia e Luca Terenzi ebbero occasione di ravvivare le tensioni accusando Bellini di stravolgere, nelle sue lezioni di anatomia, il testo di Galeno. A questi attacchi dei seguaci della "servil filosofia" rispose pochi mesi dopo, nell'ottobre 1670, Marchetti, il quale fece pervenire al Cardinale Leopoldo le sue Risposte de' filosofi ingenui e spassion-ati, fa
lsamente detti Democritici, alle obiezioni e calunnie de' Peripatetici. Un testo che, pur non riuscendo a pervenire alle stampe - venne pubblicato nel 1762 dal figlio -, non solo dava prova della convinta difesa della libertà di pensiero da parte dell'autore, ma costituiva una vera e propria apologia della scienza moderna e della sua perfetta ortodossia teologica, rispetto alle vistose implicazioni anti-cristiane che caratterizzavano la filosofia aristotelica.
Anche se il nome di Redi compare raramente nelle diverse fasi di questa polemica, che metteva in serio pericolo le possibilità di sviluppo della nuova scienza in Italia, è molto probabile che il suo intervento e le sue opinioni siano state determinanti. Il ritrovamento della Relazione di Maffei e di una parte del manoscritto del Polista fedele di Rossetti tra le carte rediane indica che, quasi certamente, il Cardinale Leopoldo e suo fratello, il Granduca Ferdinando II, affidarono proprio al fedele Archiatra il compito di esercitare una delicata mediazione per tentare di placare le polemiche scoppiate all'interno dello Studio. Un'azione che si sviluppò attraverso un intervento su entrambi i gruppi in lotta, allo scopo di richiamare all'ordine sia i più fanatici tra i tradizionalisti sia i più radicali tra i progressisti, in modo da garantire lo status quo e la salvaguardia di condizioni di dibattito culturale adeguate alle grandi tradizioni del mecenatismo mediceo.
Un ruolo di arbitro che Redi aveva già svolto con successo anche in anni precedenti, quando aveva operato con molta discrezione per evitare che scoppiassero alla luce del sole le tensioni che serpeggiavano all'interno della comunità dei galileiani toscani. Così era stato all'inizio degli anni '60 - nel caso delle discussioni anatomiche tra Marcello Malpighi, Bellini e Carlo Fracassati intorno agli organi sensoriali -, poi alla fine del decennio - nel caso della controversia sulle gocciole di vetro tra Rossetti e Montanari -, ed infine nel 1676 - nel caso della polemica fisico-matematica tra Marchetti e Vincenzo Viviani.
L'ago della bilancia ruotò nettamente a favore dei conservatori nel 1691, quando venne pubblicato un decreto del Segretario di Stato di Cosimo III che intimava a tutti i professori delle Università toscane, pena l'immediato licenziamento, di non insegnare "pubblicamente né privatamente, in scritto o in voce, la filosofia democritica ovvero degli atomi, ma solo l'aristotelica". Questa volta il vecchio Redi non seppe o non volle mettere a repentaglio il proprio prestigio e si adeguò, in perfetto silenzio, ai voleri del Granduca.