只有希臘人從野蠻時代直接進入鐵器時代的文明，他們從壹開始就是壹個從事航海的民族。希臘人對空間有壹種旅行者或幾何感，這是前希臘時代定居的農業社會和後來與希臘思想隔絕的農業社會(如中國的文明)所缺乏的。古希臘人也有關於不同文化和傳統的旅行者的知識，這使他們能夠從每種文化和傳統中吸收真正有價值的部分，而不必拘泥於任何特定的文化和傳統。
希臘第壹個自然哲學家是米利都的泰勒斯(約公元前625-545年)；人們歸功於他的那些成就說明了這些情況。據說他曾經去埃及出差，在埃及獲得了幾何學的知識，又去了美索不達米亞，在那裏研究天文學。相傳他曾經預言過壹次日食，雖然這個預言在當時是不可能的；也有人說他曾經證明圓周的直徑把圓周壹分為二，這就是眾所周知的事實。泰勒斯無疑聽到了巴比倫和埃及關於創世的傳說，而在這兩個傳說中，水處於壹種原始的混沌狀態，因為他假設壹切都是由水產生的。他想象地球是浮在水上的圓柱體或圓盤，天空也是水，所以下雨。
在泰勒斯和其他愛奧尼亞希臘人的哲學中，自然變得不像在青銅時代的宇宙觀中那麽人格化。蘇格拉底之前的希臘哲學家傾向於將上帝從自然中去除，並假設天體是固體物體，而不是強大的人性化的東西。在某種程度上，他們同時代的人，希伯來的Kbe，波斯的瑣羅亞斯德和印度的釋迦牟尼，也把上帝和自然分開了。這些宗教改革者縮小了青銅時代分配給上帝的任務。他的職責是降雨和確保豐收，並表明上帝主要關心人們的精神幸福。因此，舊神變得更抽象，更有靈性，就像希臘世界變得更沒有人情味，卻更物質化壹樣。
巴比倫人和埃及人過去認為水，以及後來的空氣和土地是世界的主要元素。第二位軍國主義哲學家阿那克西曼德(約公元前611-547)加入了第四種元素火，並假設在元素形成之前就有原始物質存在。四大元素由這種原始物質形成後，按照土、水、氣、火的順序分為四層。火使水蒸發，產生土地，水蒸氣上升以圓形管狀雲包圍火。人們眼裏看到的東西，就像壹個天體，就是這些管道的孔，讓我們從孔裏看到裏面的火。含太陽的管子直徑約是地球的27倍，含月亮的管子直徑是地球的18倍。地球本身是壹個圓柱體，它的高度大約是寬度的三倍。天空壹層壹層地包圍著地球，“就像樹皮壹樣”，而地球穩穩地坐在中央，“因為它與萬物的距離都是壹樣的”。阿那克西曼德認為生物是由水元素產生的，而高級動物是由低等動物進化而來的:“生物是由太陽蒸發的濕元素產生的。人和另壹種動物是壹樣的，那就是魚。”
阿那克西美尼(約公元前550-475)，第三個米利都哲學家，認為氣體或空氣是原始物質，並描述其他元素是由空氣組成的。當空氣變得稀薄時，就變成了火。他的論點是，空氣從嘴裏出來是熱的，但在壓力下出來就感覺冷了。同樣，通過凝結的過程，氣體首先變成水，然後變成土壤。這些元素的區別只是量變的結果，元素只是空氣凝結或不同程度的變薄。
這些米利都哲學家用來解釋世界結構和變化的隱喻與巴比倫人和埃及人用來解釋世界結構和變化的創世故事有很大不同。希臘人從來不認為有機體繁殖或命令性咒語是創造世界的起源，而是用技術過程作為隱喻。阿那克西美尼把元素的形成過程比作制作毛氈的過程:“雲像制作毛氈壹樣被空氣壓縮，如果雲被進壹步壓縮，就變成了水。”阿那克西曼德認為世界的形成是壹個烹飪過程，火是壹個活躍的因素。火被列為四大元素之壹，說明這些哲學家對技術感興趣，因為用火不是他們擅長的，而是廚師、冶金學家和陶工擅長的。
蘇格拉底之前的哲學家，像巴比倫人壹樣，使用了侵略和復仇的隱喻。巴比倫人曾經把弗林特送出火星，解釋說這是上帝對弗林特的懲罰，因為它入侵了他們。同樣，阿那克西曼德把元素的變化和元素對物體的形成看作是壹個侵略和報復的過程:“當事物變成那種形式時，它們就消失了，這也是合理的，因為它們在時間順序上互相補償和滿足。”所以冬天冷得罪了熱，夏天熱報復了冷。壹切都會消失，因為當壹個東西誕生的時候，它冒犯了現存的東西，所以它必須被報復。自然過程中有壹個復仇的原則，這個原則是從人類社會的風俗習慣中引申出來的隱喻，因為復仇往往是在正當的法律程序出現之前使用的。正因如此，“aitia”壹詞在希臘語中的古義是“罪”。這種觀點最終被認為自然和人類社會壹樣，是由法律統治的觀點所取代。
艾菲斯的赫拉克利特(約公元前550-475年)廣泛使用復仇的思想作為解釋世界秩序的原則。他設想這樣壹個原理支配著天體的運動，元素的相應變化和自然界的所有過程。復仇是壹個不斷變化的原則，赫拉克利特關註的是自然的變化過程，而不是世界的結構特征。他認為火是萬物的起源和形象，燃燒的火焰象征著自然界普遍的、無止境的現象和變化。火是萬物之本，所以自然界壹切質變的背後，都有壹個物體之間的量的連續性，這種連續性是由壹個類似於商業交易中所用的原理來支配的:“萬物化為火，火化為萬物，正如貨物化為金，金化為貨物。”
這種商業隱喻，尤其是強調自然現象的數量特征，也有助於畢達哥拉斯學派和原子學派體系的形成；這些學派都認為數字的單位或離散的粒子是宇宙的基礎，就像硬幣的定量單位為商業提供了基礎壹樣。據說畢達哥拉斯派哲學家菲洛勞斯(約公元前480-400年)曾說:“妳可以看到，數字的力量不僅在鬼神中起作用，而且在人類的壹切行為和思想中，在壹切工藝和音樂中起作用。”
畢達哥拉斯(約公元前582-500年)出生在薩摩斯島，但他離開了家鄉，來到意大利南部的希臘領地克勞頓，在那裏建立了壹個致力於數學研究和宗教修養的秘密社團。這個協會有男女會員，地位平等。所有的財產都屬於公眾。就連他們的數學發現也被視為協會的公共財產，卻對外界保密。但畢達哥拉斯在公元前5世紀分裂為科學主義和宗教，以林敦的菲羅·勞斯為代表的科學主義發表了畢達哥拉斯的觀點。
畢達哥拉斯認為，數為宇宙提供了壹個概念模型，量和形決定了壹切自然物體的形態。起初，他們認為數字是由單位點或粒子形成的幾何、物質和算術實體。他們把這樣的單位點排列在各種幾何圖形的角上，稱之為三角數、平方數等等。這樣，在畢達哥拉斯看來，數不僅具有量，而且具有幾何形狀，正是在這個意義上，他們把數理解為自然物的形式和形象。
在數學方面，畢達哥拉斯發現他們的觀點自相矛盾。以畢達哥拉斯命名的幾何定理表明，直角三角形兩邊的平方和等於斜邊的平方。在其中壹些三角形上，斜邊的長度是無法測量的。壹個最簡單的例子是等腰直角三角形，它的斜邊是另外兩條邊之壹長度的兩倍。畢達哥拉斯表明，它們不能用整數或幾個整數來表示，由於他們采用了量和數的原子觀點，他們發現自己面臨著壹個困難的局面。這個困境有兩種解決方式，壹種是數學上的，壹種是物理上的。要用數學方法解決，就要基本放棄算術，專註於幾何，因為即使不能用壹定數量的單位點來表示，也可以用固定長度來表示。通過物理方式解決問題，原子論者放棄了畢達哥拉斯的單位點的數值性質，轉而研究單位點的物理性質。
畢達哥拉斯認為，宇宙可以按照高貴與完美的順序分為三部分。這三個部分是Uranos，或地球和月球的下部；宇宙，或者以恒星為邊界的邊界部分；奧林波斯(Olympos)，或眾神的住所。地球、天體和整個宇宙都是壹個球體，因為球體是所有幾何立體中最完美的。宇宙中的各種物體都做勻速圓周運動，因為圓是壹個完美的幾何圖形，天體運動越慢，其地位就變得越高貴神聖。天體必須以勻速圓周運動的假設，這壹假設壹直控制著天文科學的原則，直到現代，為後來的希臘天文學家，羅德斯的傑米努斯(約公元前70年)解釋如下:
“畢達哥拉斯學派是最早研究這些問題的人，他們提出了太陽、月亮和行星做勻速圓周運動的假設。他們認為以神聖永恒的天體為例，不允許想象它們的運動時快時慢，甚至停在所謂的行星站。即使在人的活動範圍內，這樣的不規範也不符合壹個上流社會人士的淡定行為。而即使生活中的壹些剛性要求，往往會迫使人們有時手忙腳亂或猶豫不決，我們也無法想象明星的不朽本性會讓他們遇到這樣的機遇。為此，他們根據勻速圓周運動的假設來解釋宇宙現象的問題。”
畢達哥拉斯認為太陽、月亮和行星應該以各自的周期自西向東環繞天空，同時每24小時向相反的方向旋轉，這從美學的角度來看是不令人滿意的。為了克服這種不盡如人意的現象，滿足基星比貴星運行速度快的原理，菲洛·勞斯設想地球每天沿著自西向東的軌道繞著宇宙中心的火團走壹圈。它在運動時總是以同壹側面對中央的火，就像月亮總是以同壹側面對地球壹樣。希臘在地球背對中心火的那壹面。但即使在面對火的那壹面，火依然是看不見的，因為在地球和火之間還有壹個叫“反地球”的東西，它跑得和地球壹樣快，總是遮住火。
畢達哥拉斯的地球每天圍繞火球公轉的假說表明，周日天空在地球表面運動，表明宇宙中所有運動的天體都是從西向東同方向圍繞中心火球公轉，它們的周轉周期根據天體的高貴程度而增減。地球是宇宙中最卑鄙的天體，所以它壹天繞火壹圈，月亮壹個月繞火壹圈，太陽壹年，行星的周期更長，那些恒星是靜止的。這種觀點要求，在地球每天運行壹個固定的行程時，星星應該在黃昏和黎明之間改變它們相互的視覺位置，除非星星和地球之間的距離是無限的。畢達哥拉斯認為，天體與中心火群之間的距離與刻度之間的間隔成正比，這使得恒星與地球的距離在有限的範圍內。但是當時並沒有觀測到恒星視差，即恒星相對於視角的運動，所以不得不對原始的畢達哥拉斯世界體系進行修正。恒星之間沒有視差，這意味著地球圍繞中心火群的周日軌道比之前認為的要小得多。按照上面的意思，兩個畢達哥拉斯學者，希塞塔斯和埃克芬塔斯，都是敘拉古古人。他們都假設地球在宇宙的中心，每天都在地軸上自轉。這個觀點解釋了沒有恒星視差的現象，維持了畢達哥拉斯理論的主要輪廓。
意大利南部的畢達哥拉斯學派也有其生物學家和解剖學家。克勞頓的阿爾克·阿爾克米翁最先出名，他的活動時期大約是公元前五世紀。據說他曾經通過解剖發現了連接眼睛和大腦的視覺神經以及連接耳朵和嘴巴的歐幾裏得管。阿爾克爾·梅昂認為，人和整個宇宙是建立在同壹個設計之上的，人是整個宏觀世界的縮影。這壹觀點已經成為畢達哥拉斯理論的固定組成部分。
另壹位受畢達哥拉斯影響的哲學家是西西裏阿格裏真坦的恩培多克勒(約公元前500-430年)。恩培多克勒認為壹切都是四種元素在量上不同比例的配合，就像所有的顏色都是畫家用四種不同量的顏料混合而成。結合和分離元素的力量是愛和恨，這兩者都包含在元素的固有性質中。水和土是統壹的，因為它們都是冷的，但同時它們又是對立的，因為水是濕的，土是幹的。同樣，空氣和火都是熱的，但壹個是濕的，壹個是幹的。還有，水和空氣，土和火同時都有相同的屬性，但也有相反的屬性。
恩培多克勒有壹個關於生物進化的古怪理論，該理論表明畢達哥拉斯傾向於根據單位考慮問題，即使單位不壹定具有數字意義。恩培多克勒在壹開始就想象動物和人的各個部位，比如眼睛、腿、胳膊、頭等等，各自獨立遊蕩。這些單元碰巧結合在壹起，部分是因為愛情的吸引，催生了現代生物和各種怪物。有的有很多腿，有的是頭牛，但這些都是不能生育的，只有那些具備必要生存屬性的才被留下來:
“許多物種的生物絕不能在過去繼續繁衍下去:因為目前存在的任何物種，在誕生時就已經通過策略或勇氣或速度保護和保存了自己。”
那些原子論者將單位的自然觀推進了壹步，從生物世界擴展到物理世界。早期的原子論者是米利都的留基伯(約公元前440年)和阿蔔迪拉的德謨克裏特斯(約公元前420年)，他們的貢獻是不可分的。他們認為宇宙萬物都是由原子構成的，原子是不可分的物質。宇宙中有無數的原子，它們永遠在無限的虛空中運動。它們自古以來就存在，因為它們既不能被創造，也不能被毀滅。原子的大小、形狀以及可能的重量各不相同。原子依靠它們在虛空中的運動(大部分是渦旋運動)將更大的原子驅動到渦旋的中心，地球就是在那裏形成的。這種大的土壤原子是互相連接的，所以作用是有限的；它們只能跳躍或振動。水、氣體和火的細微原子被驅入太空，產生了圍繞地球的旋渦運動。地球外的大原子聚集在壹起形成濕塊，穿過漩渦時變幹燃燒。這些是天體。因為原子的數量是無窮的，它們運行的空間也是無限的，所以世界有很多，有的產生，有的消亡。有些世界沒有太陽和月亮，有些世界有幾個太陽和月亮，但它們都有開始和結束。像大多數愛奧尼亞哲學家壹樣，德謨克利特認為地球是壹個圓柱體，而不是畢達哥拉斯認為的球體。
原子論者認為生命是從原始粘土發展而來的，植物、動物和人也是如此。人是宇宙的縮影，因為他包含了各種原子。生命和靈魂就像火，因為它們都是由小的球形原子組成的。這種原子經常從人體排出，被人從空氣中吸收，所以當呼吸停止時，生命也就結束了。原子論者的宇宙觀是完全機械的；壹切都是預定的——“過去、現在和未來的壹切都必須是預定的”。他們不使用諸如人類目的、愛和鬥爭或復仇原則等隱喻來解釋世界的活動。在這方面，值得壹提的是，與德謨克利特同時代的普羅塔·普羅泰戈拉曾提出這樣的觀點:罪犯應該受到懲罰，不是為了報復，而是為了防止進壹步的犯罪。
早期希臘醫學有三個主要趨勢。第壹個，也許是最早的，是獻給醫神伊斯庫拉比斯的神廟醫藥。二是意大利南部畢達哥拉斯學派的哲學醫學。第三個是希波克拉底的更實用的愛奧尼亞學派。希波克拉底的著作是希臘最早的醫學文獻，可以追溯到公元前四世紀。這些醫學著作與其說是個人寫的，不如說是壹個學派的集體作品，而科斯的希波克拉底(約公元前460-377年)恰恰是這個學派的傑出人物。這個學派把醫學視為壹門藝術或技術，而不是像畢達哥拉斯那樣的理論科學，盡管他們也發展了自己的理論。他們創立了壹個理論，認為人體有四種體液，即黑膽汁、血液、黃膽汁和粘液。四種體液混在壹起，人就會健康，任何壹種出來，人就會生病。這個理論似乎是基於對血液中四種物質的觀察:壹種是黑色血塊，代表黑色膽汁；壹種紅色液體，相當於血液；壹種黃色的果肉，即黃色的膽汁；壹種纖維蛋白與粘液有關。