Однако нас больше интересует не его политическая и чисто литературная деятельность, а математические и научные исследования. Он немного разбирался в медицине, и хорошо знал геометрию и астрономию. Он верил, что изобрел астролябию и гидроскоп.
Синезий интересовался не только естествознанием и математикой, но и оккультными науками и прорицанием. Он верил в то, что Вселенная едина, и все ее части тесно связаны между собой, и это вера убеждала его, как и Сенеку, в том, что все, что имеет свою причину, является знаком какого-нибудь события в будущем. Он также соглашался с Плотином в том, что мудрец может выявить причину всякого другого объекта, и что сами птицы, если бы они были наделены интеллектом, могли бы предсказывать будущее, наблюдая за поведением человеческих существ. Это привело его выводу, что разные части Вселенной — не просто безмолвные зеркала, в котором отражается будущее всех других ее частей, нет, с помощью магической симпатии, которая объединяет все части Вселенной, они могут оказывать активное влияние на другие объекты и события. Мудрый человек способен не только предсказать будущее; он может, в большей степени, управлять им. «Ибо, я думаю, что должно быть так: в этом целом, объединенном симпатией и согласием, все части тесно связаны, словно члены одного тела. И разве это не объясняет чудеса магии? Ибо вещи, помимо того, что они служат знаками друг друга, оказывают друг на друга магическое влияние. Поэтому, мудрец — это такой человек, который знает о взаимоотношениях частей Вселенной. Ибо он может контролировать один объект с помощью другого, считая то, что находится поблизости, залогом того, что удалено, и оперирует с помощью звуков, материальных веществ и форм». Синезий утверждал, что растения и камни связаны узами оккультной симпатии с богами, которые находятся в пределах Вселенной и составляют ее часть; что растения и камни обладают магической властью над этими богами, и что люди, с помощью этих материальных субстанций могут привлекать этих божеств. Он, очевидно, верил в то, что управление природными процессами путем вызывания духов вполне законно.
Мы уже говорили о вере Синезия в прорицание. Он считал его одним из самых благородных дел человека. Он написал трактат о снах, которые считал очень важным и очень полезным явлением. Они помогали ему в повседневной жизни, а однажды даже спасли от покушения с помощью магических приспособлений. Однажды ему приснился сон, что у него родится сын, и он написал для него трактат еще до появления младенца на свет. Разумеется, Синезий верил в астрологию. Звезды никогда не покидали его мыслей. В своем трактате «Похвала храбрости» он называл кометы дурными предзнаменованиями, провозвестниками самых худших общественных бед. В трактате «О провидении» он объяснял предполагаемый факт, что история повторяется благодаря тому, что звезды периодически возвращаются в исходное положение, а звезды определяют нашу жизнь. В трактате «О даре астрологии» Синезий заявляет, что астрология, помимо того, что является божественной наукой, готовит людей к пророческим мистериям теологии.
И, наконец, он разделял мнение, бытующее среди людей, изучающих магию, что знание о ней должно быть эзотерическим; что в мистерии и чудеса магии следует посвящать лишь избранных, которые способны их воспринять, и что они должны использовать язык, непонятный вульгарной толпе. Вероятно, именно поэтому один из самых древних дошедших до нас трактатов по греческой алхимии приписывают ему. Впрочем, Вертело не сомневался, что автором этого трактата был действительно Синезий, утверждая, что «нет ничего удивительного в том, что Синезий писал труды по алхимии».
Труды Синезия повлияли на ученых Византийского периода, но, вероятно, в западном Средневековом мире их знали очень плохо. Среди ранних средневековых латинских манускриптов чаще всего встречается «Комментарий» Макробия к труду Цицерона «Сон Сципиона». В 12 веке Макробия часто цитировал Абеляр, который называл его «великим философом», а в 13 веке его цитировал в качестве знатока неоплатоников, Фома Аквинский. Сам Макробий утверждал, что книги Вергилия содержат практически все необходимые человеку знания, и что трактат Цицерона «Сон Сципиона», никем не превзойден, и содержит идеи философии. Макробий верил, что числа обладают оккультной силой. Он посвятил много места описанию чисел от одного до восьми, подчеркивая совершенство и далеко идущее значение каждого из него. Макробий разделял идею пифагорейцев о том, что мировая душа состоит из чисел, что числа управляют гармонией небесных тел, и что мы выводим численные значения музыкальных консонансов из музыки сфер. Он верил в то, что внимательные исследователь может выявить оккультные значения с помощью снов и других ярких событий. Что касается астрологии, то он считал звезды знаками, а не причинами будущих событий, точно так же, как птицы своим полетом или пением предсказывают вещи, о которых они сами ничего не знают. Таким образом, Солнце и другие планеты, хотя, в определенном смысле, и обладают божественной природой, являются всего лишь материальными телами, и человеческая душа была создана не ими, а Мировой душой (чистым разумом), которая породила и их самих. В другой своей работе, дошедшей до нас, «Сатурналиях» Макробий демонстрирует веру в оккультные свойства природных объектов — когда врач Дизаурий отвечает на такие вопросы, как, например, почему застрявший в дичи медный нож препятствует ее гниению.