在希腊时代，可以找到日心说的先驱，他就是亚历山大里亚城的著名天文学家阿里斯塔克。关于他，我们仍然是不知其详，而仅从阿基米德的著作中窥见他的理论和生平。阿里斯塔克约公元前310年出生，与毕达哥拉斯出生地相同。他认为，并非日月星辰绕地球转动，而是地球和日月星辰一起绕太阳转动。他还发现了地球绕轴自转，这个说法实在令人惊讶佩服，在当时这实在是石破天惊的理论。天才往往是超乎时代的，所以天才往往也是不幸的，人们谁也不相信阿里斯塔克。人们为什么不相信阿里斯塔克呢？主要是受亚里士多德的理论束缚。亚里士多德很多物理学理论是从观察中来，但他只停留在事物的现象和想当然的推理，而没有认识到本质规律。例如，人们认为如果地球自转的话人就会被抛开，而如果地球还在匆匆忙忙绕着太阳飞速奔跑的话，地球上的很多东西应被甩在后面。还有天文学家提出，如果地球在动，为什么观测到的恒星的位置不变呢？
阿里斯塔克对第二个问题的回答是十分科学准确的，他说，恒星离我们太远，不是位置没变，而是仪器不精确，没能测量出来，况且地球轨道本来也显得像沙粒与皮球对比一样微不足道。至于第一个问题，我们无法得知当时的回答，因为记载已经失传。但现在我们知道是惯性所致。其实只要想想，在匀速奔跑的车上，乘客跳起来，但不会被车甩下，而是又落回车上，跟在平地差不多，就有点明白了。
近代人们最熟的古代天文学家是托勒密，他约生于公元100年，托勒密是希腊天文学集大成者，他的成名之作是《天文学大全》。在整个中世纪的欧洲，这本书一直被当作权威之作，不容置疑。托勒密把前辈学者亚里士多德、希帕克斯等人的学说加以整理发挥，建立了整个地心体系，达到了当时人们理想中的最标准境界，所以获得了权威地位。
有人说托勒密抄袭希帕克斯，但这些都无法证实。托勒密也好，希帕克斯也好，并不影响人们对理论的理解和评价。
《天文学大全》共13卷，被阿拉伯人推崇为“伟大之至”，结果书名也慢慢成为《至大论》。这部书系统总结了希腊时代的天文学，奠定了托勒密作为希腊化时期集成希腊天文学的地位。
托勒密认为，地球是宇宙的中心，天体围绕地球运行；最接近地球的是月亮，以下依次是水星、金星、太阳、火星、木星、土星、恒星，最后是原动天，也就是九重天，是天神居住之地。当时人们肉眼所能观察到的天空没能有反例来推翻这个体系，而在中世纪，这恰好为神的存在提供了位置，因此地心说竟然统治人类思维长达千年之久。
《至大论》成为古代希腊天文科学的结尾音符。有意思的是，托勒密还写过《地理学入门》8卷本，书中计算了地球的大小，他已经知道中国的存在。托勒密的地球数值比正确数值小得多，但因为他的权威，一直流传到哥伦布时代。从他的数值中看出，海洋的面积很小。而公元前276年出生的埃拉托色尼也计算过地球大小，与正确地球半径只相差100多公里，但当时没人相信，因为他的计算证明了地球上海洋约占3/4，而人们认为是陆地最多。
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