柏拉图和希腊、巴比伦、埃及那些他的前辈一样，认为宇宙开头是没有区别的一片混沌。这片混沌的开辟不是象爱奥尼亚哲学家所想象的那样，是一个机械的过程，而是一个超自然的神的活动的结果。柏拉图的神不同于青铜时代的神的地方是，他并不通过有机生殖使宇宙安排就绪，也不是靠命令式的咒语，而是通过一个理性方案来实现。依照柏拉图的说法，宇宙由混沌变得秩序井然，其最重要的特征就是创造主为世界制定了一个理性方案；关于这个方案付诸实施的机械过程，柏拉图则不去管它，或者毋宁说，把它看成一种想当然的自然事件。这种见解贯串着柏拉图的整个因果关。事情之所以发生，主要是因为有一个智慧的神为宇宙制定了理性目的和方案。自然的内在活动，即事件中由因到果的力的流动是无关紧要的，只在它遏制了理性目的实现时才需要加以考虑。这样一种对因果关系的看法，说明这时工匠传统和哲学传统之间已隔开很远了。在哲学家的眼中，日常生活的行动主要依靠的是他制定的理性目的和方案；关于这些方案怎样被工匠付诸实施，哲学是不清楚的，而且看来对最后的结果并无影响。可是哲学家的方案并不总会开花结果。世界有它本身的自主活动，有时候遏制了人类的打算。自然界这种明显的残酷无情，柏拉图称之为“必然性”。这不是原子论者说的必然性，那种必然性的活动是碰巧的和任意的，没有秩序的，没有计划。柏拉图对“必然性”的看法和希腊人的“命运”观非常近似，是一种和微弱的人类目的和意图敌对的超人意志和目的。这表现了希腊人对其所生息的世界只能进行一定限度的控制。希罗多德（Herodotus）说过：“在所有使人类感到的痛苦中，最伤心的就是我们会意识到许多事情，但一点也不能控制它们”，这句话很好地表达了这种思想。
柏拉图的宇宙观基本上是一种数学的宇宙观。他设想宇宙开头有两种直角三角形，一种是正方形的一半，另一种是等边三角形的一半。从这些三角形就合理地产生出四种正立体，这就组成四种元素的微粒。火微粒是四面体，气微粒是八面体，水微粒是是二十四面体，土微粒是立方体。第五种正立体是由正五面体形成的十二面体，这是组成天上物质的第五种元素，叫做精英。整个宇宙是一个圆球，因为圆球是对称和完善的，球面上的任何一点都是一样。宇宙也是活的，有一个灵魂充溢全部空间，而且由于它是活的，所以在运动着。宇宙的运动是一种环行运动，因为圆周运动是最完善的，不需要手或脚来推动。四大元素中每一种元素在宇宙内的数量是这样的：火对气的比例等于气对水的比例和水对土的比例。万物都可以用一个数目来定名，这个数目就是表现它们所含元素的比例。
在所有的动物中，人最先出现，因为头是灵魂的器官，而且非常接近球形。人体的其他部分好象是为了防止头本身动来动去，这些部分也含有一个低级的灵魂管制人的情欲。别的动物都是人的退化，是人的灵魂投入低等身体的形状。男子在世时作恶，“转世时就该投生为女子”，而“四足动物则是对哲学一窍不通的人变的”。柏拉图揶揄爱奥尼亚哲学家说：“鸟是无害但是低能的人变的，这些人留心天上的事情，但由于脑筋简单，认为这些事情的最可靠的证据就是眼睛。”阿那克西曼德曾经设想人是鱼变的，柏拉图对他特别痛斥，说“第四种动物住在水里，这些是最没脑子的人变的”。这些话都是随便写的，但却表现了柏拉图的思想方式。根据同样精神，柏拉图假定有一个恶的世界精神，这个魔鬼代表的就是他的最大敌手原子论者的见解。
柏拉图哲学的影响非常之大，不过他的那些重要继承者并没有怎样发展他的见解，反而表现了一些分歧。便是他自己创办的学园里的学生，其中较著名的有克尼底斯人欧多克斯（Eudoxus，公元前409－356 ）要从几何角度解释天体的运动，也就逼得要进行天体观测，而这种做法是柏拉图所痛恨的。欧多克斯是第一个把定量天文学和宇宙假说联系起来的人，这就使得天外观测在测定宇宙方位上起了一定作用。到了欧多克斯时期，巴比伦人已经发展了一种把天上的复杂周期现象分解为若干简单周期运动的方法。欧多克斯或者已经听说到这种方法，或者自己发展了这种方法，而且把这种方法从算术形式改变为几何形式。他给每一种简单的周期运动指定一个圆周，或者一个球形的壳层，以地球为中心，把这些球层合并起来就能相当合理地描述某一特定天体的复杂周期运动。每一个球层说明一种特殊的运动──一个球层描述天界的表面周日运动，另一些球层描述每月、每年或其他周期运转，还有一些别的球层描述另外一些周期现象。所有的球层都是同心的，以地球为圆心，而较低的球层转动轴则安置在更外面的球层的表面上。欧多克斯根据这个方式用二十七个球层解释了天体的运动，一个球层解释恒星的运动，太阳和月亮的运动各用三个球层解释，五个已知行星的运动各用四个球层解释。当观测资料积累得愈来愈多，而新的周期运动又被发现以后，这个体系就不得不加以扩大。欧多克斯的学生卡立普斯（Callipus，约公元前325年）给每一个天体加上一个额外的球层，使总数成为三十四个，而亚里士多德进一步又增加了二十二个。可是同心球层的体系从一开头就招致了某些困难。它要求天体应当永远和地球保持同一距离，而人们早已知道金星和火星这样的行星看上去的亮度是时常变化的，这就意味着这些行星和地球有时靠近些，有时离开较远。再者，人们观察到日食有时候全食，有时候环食，这说明太阳和月亮离地球的距离也在变动。正如天文学家索西尼斯（Sosigenes，约公元前45年）指出的：“欧多克斯一派的球层不能解释天象。不但不能解释在他们之后发现的现象，也不能解释在他们以前人们已经知道并被他们认为是真实的现象。”
欧多克斯体系的成就所以有限，是由于它有个先入之见，认为天体以均速环绕在以地球为中心的圆周上运动。彭都斯人赫拉克利德（Heraclides，约公元前388－315）曾企图克服欧多克斯体系的一些困难。人们观察到水星和金星这两个行星从来没有离开太阳多远，因此赫拉克利德就设想这些行星沿圆周轨道环绕太阳，以此来说明这些行星的表面亮度变化。他还采纳了两个毕达哥拉斯派希克图斯和艾克方杜斯的见解，说地球每日在轴上自转以解释恒星天界的表观上的周日运转。赫拉克利德还进一步设想宇宙是无限的，每一恒星本身是一个世界，它也包括一个地球和其他星体在内。可是赫拉克利德的学说很少有人支持，柏拉图和亚里士多德的门徒都采纳欧多克斯的体系。
亚里士多德（Aristotle，公元前384－322）的著作按照顺序排列，就可以看出他的哲学和柏拉图的哲学，在内容和方法上，越到后来分歧得越厉害。亚里士多德早期关于天界性质的著作，在方法上是思辨性的，在内容上属于欧多克斯体系，而他后期的生物学著作则是比较密切地根据观察，而且含有不少的新资料。在天文学方面，亚里士多德创立了运行的天体是物质实体的学说，而不仅仅是欧多克斯所设想的几何结构。每一层天球层把它的运动直接传给下面的一层天球层，因此载有恒星的最外层天球层，通过在本身轴上的周日运转，使所有的球层和球层上所载的天体都随着它作周日运转。为了使一个天体所特有的运动不致传给直接处在它下面的天体，亚里士多德在载有行星的每一组球层之间插进若干“不转动的球层”。这些不转动的球层具有同样的运转轴，同样的速度，并且和推动处于它们之上行星运动的球层数目相等，但是以相反的方向运动；这样它们就抵消了上面那个行星所特有的一切运动，只把周日运动传给下面行星。在数学上，亚里士多德的体系和卡立普斯的体系相同，那二十二个“不转动的球层”在几何学上是多余的。
照亚里士多德的说法，最外层的恒星球层是由处在宇宙边缘的原动天或者不动的推动者推动的；原动天或不动的推动者统率着一切天球和整个宇宙。亚里士多德好象还设想每一个其他的天球也都有一个较次的不动推动者，执掌这个天球的特殊运动。推动者是有灵性的，推动者和天体的关系类似灵魂和身体的关系。行星的推动者和原动天的作用相反，所以诸行星有其和周日运动相反的由西向东运动。最外面的一个行星土星，在抵抗原动天的推动上感到最大困难，因此运转周期也最长，而最里面的星体月亮的运转周期则最短。这样一来，亚里士多德和柏拉图一样，按照天体的表面转动周期的长短来安排它们离开地球的序列，即月亮、太阳、金星、水星、火星、木星和土星。
亚里士多德设想天体和地球有迥然不同的材料组成。一切处在月层下面的东西都是由四种地上元素土、水、气、火组成的。天体是由第五种而且更纯洁的元素“精英”组成的。天体是不朽和永恒的，它们的运动也是如此，因此是均速和圆周式的。地球上有生与朽，因此地上的运动是直线运动，和地球上一切现象一样有其开始和终结。天体永远固定在它们指定的球层上，但是地上的物体则不然，它们总是不断地力图回到原位。土元素和水元素具有引力，总要趋向宇宙的中心。气元素和火元素具有轻的性质，使它们总要上升到高空中的原来位置。火和气是一种更高贵的元素，因此它的天然地位也要高些。同样，气比水高贵，水比土高贵。所有天体都比地上物体高贵，而且它们距宇宙中心愈远就愈加完善。月亮是最不完善的，这可以从它的斑驳表面看出来，而恒星天和原动天则是完善的，因为“包络的并属于极限的东西比完成了的东西更加优越”。
在物理学方面，亚里士多德认为各物体只有在一个不断作用着的推动者直接接触下，才能够保持运动。如果推动者停下来，或者和物体失去接触，物体就会立刻停止。这种推动者或在物体内部，如自动的生物那样；或在物体外面，如物体受外力推动或者拉引的那样。均匀的物体只能靠外来的推动而动，因为主动的物体都必然是合成体，包括推动者和被推动者在内。由于这个缘故，一块石头从石炮里射出来，从来不是自动的。石头离开石炮时，空气为了防止形成真空，就从石头后面灌进来，以维持石头的运动。根据亚里士多德的说法，“真空”是不能存在的，因为空间必须装满物质。这样才能通过直接接触来传递物理作用。所以原子论者设想世界基本上由真空和原子组成，这就是错误的；空间必须是一个物质的连续体。关于合成的自动实体，他认为推动者比推动的物体尊贵而且具有灵性。亚里士多德指出：“任何合成物里面总有一个统治的和主动的因素”。这种见解和柏拉图的思想有联系，因为柏拉图认为“自然规定身体的职能是服从和受奴役，灵魂的职能是命令和作主。”一个均匀物体的动作就象车辆的动作一样，车辆离开牛或者牛停止拉车，车辆就停止了。一个自动体的各部分的关系，就象灵魂和身体的关系，又象当时雅典社会中哲学家和工匠之间的关系；哲学家的理性方案看来就是驱使工匠活动的动力。
亚里士多德和柏拉图一样，认为理性方案和目的是一切自然过程的指导原理。可是亚里士多德对因果性的看法比柏拉图的具有较丰富的内容，因为亚里士多德也接受古希腊早期对这个问题所表示的一些见解。亚里士多德指出，因主要有四种。第一种是质料因，即形成物体的主要物质。第二种是形式因，即主要物质被赋予的设计、图案和形状。第三种是动力因，即为实现这类设计而提供的机构和作用。第四种是目的因，即设计物体所要达到的目的。制陶者的陶土为陶器提供其质料因，而陶器的设计样式则是它的形式因；制陶者的轮子和双手是动力因，而陶器打算派的用处则是它的目的因。亚里士多德本人着重研究的是物体的形式因和目的因，他相信形式因蕴藏在一切自然物体和作用之内。开头这些形式因是潜伏着的，但是物体或者生物一旦有了发展，这些形式因就显露出来了。最后，物体或者生物达到完成阶段，其制成品就被用来实现原来设计的目的，或为目的因服务。
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