Греческая астрономия достигла очень высокого уровня. В первой половине VI в. до н. э. Философ Анаксимандр из Милета составил карту звездного неба, которая значительно облегчала плавание кораблям в ночное время. Ему же приписывают изобретение солнечных часов.
Столетием позднее Пифагорейская школа пришла к выводу, что Земля имеет шарообразную форму, а в IV в до н. э. было выдвинуто положение, что Земля вращается вокруг своей оси.
В III в. до н. э. Эратосфен из Кирены вычислил размеры Земли с крайне незначительным отклонением от действительных. Этим же ученым была составлена карта известной в то время части Земли, причем впервые была применена градусная сетка.
Современник Эратосфена Аристарх с острова Самоса открыл вращение Земли и других планет вокруг Солнца. Открытие это в дальнейшем было отвергнуто. Однако, когда 18 веков спустя Коперник обосновывал свое новое открытие солнечной системы, в подтверждение своих выводов он ссылался на исследование Аристарха.
Во II в. до н. э. Архимед, в юности производивший астрономические наблюдения, изготовил планетарий, приводившийся в движение водой.
В том же столетии были определены расстояние от Земли до Луны и величина последней, очень близкие действительным. В I в. до н. э. Посидоний вычислил расстояние от Земли до Солнца; полученное им число составляет примерно 5/8 действительного. Принимая во внимание несовершенство астрономических приборов того времени, это было большим успехом, показывающим, что в греческой науке уже тогда существовало достаточно отчетливое представление об огромных размерах солнечной системы.
Античные исследователи не располагали, подобно ученым нового времени, многочисленными и разнообразными лабораториями, оснащенными всевозможной аппаратурой. Не обладая всем этим, эллинские ученые и мыслители выдвигали поразительно смелые теории, имеющие очень большое научное значение.
Так, еще в V в. до н. э. Левкиппом из Милета и его учеником Демокритом была создана теория, согласно которой мир состоит из пустоты и бесконечно большого числа мельчайших неделимых частиц — атомов. Эти атомы по качеству одинаковы, но отличаются друг от друга как по форме, так и по величине. Атомы находятся в состоянии непрерывного движения, соединение атомов приводит к возникновению различных вещей. Уничтожение вещей порождается распадом атомов. Различные качества вещей объясняются сочетанием различных по форме и величине атомов. Земля и все находящееся на ней рассматривалось как скопление и сочетание различных атомов. Как видно из изложенной теории, она, несмотря на ее элементарность, довольно близка к основным положениям современного естествознания»
В VI в. до н. э. было положено начало географии, чему немало способствовали расселение греков по обширному пространству и довольно оживлённое судоходство по Средиземному и Черному морям. В конце этого века мореход Скилак из Карианды совершил дальнее плавание по Индийскому океану и Инду и составил описание Индии. Современник Скилака — Гекатей из Милета, посетивший многие страны и пользовавшийся рассказами купцов и моряков, составил карту известной ему земли, а также ее описание. Разумеется, его знания были ограничены теми рамками, которые были возможны для грека того времени. Гекатею лучше всего были известны побережья Средиземного и Черного морей, прилежащие к ним страны и отчасти Ближний Восток, а за этими пределами его сведения довольно быстро иссякали.
План водопровода Евполина
К сожалению, от исследований первых географов, как и многих других греческих ученых, сохранились до нашего времени только небольшие отрывки.
Более посчастливилось труду жившего в V в. до н. э. историка Геродота, подробно описавшего историю греко-персидских войн. В свою обширную работу Геродот включил очень тщательные описания Северного Причерноморья, Египта, Мессопотамии, Персии и других стран, чему немало способствовали его многочисленные путешествия.
Выдающимся ученым и путешественником-исследователем был Пифей из Массалии (нынешнего Марселя), живший в IV в. до н. э. Он совершил далекое плавание, посетив северный берег Германии, Британию, прилегающие к ней острова, а также загадочный «остров» Туле, который многие современные исследователи отождествляют со Скандинавией. Пифей, путешествуя, достиг территорий, расположенных от параллели 64° северной широты, как это можно заключить по сообщению о наблюдавшихся им очень коротких ночах. Пифей не только описал свое путешествие, но и сделал целый ряд ценных научных выводов. Так, наблюдая большие приливы и отливы на берегах Атлантического океана, он установил связь этого явления с Луной.