在科学方面，亚历山大高居希腊世界的首位，这是不争的事实。托勒密必须列于最有影响力的天文学家之林，尽管有了哥白尼，世界上迄今还时常引用托勒密的话。他生于尼罗河畔的托勒密城（他的名字即由此而来），大部分时间居住在亚历山大，他在那里从事天体观测，从127年至151年。他反对阿利斯塔克的地球绕日运动说，世界之所以还记得他，主要就是因为此事。这个千古流传的错误，写在托勒密所著星辰的《数学排列》（Mathematiké Syntaxis）中，阿拉伯人用一个希腊文的最高级形容词“Almegisté”（最伟大的）以名其书；中世纪，又把这个词儿讹为“Almagest”，这就是历史上著名的书名《天文学大成》。此书一直支配着天文界，直到哥白尼推翻其说。可是，托勒密所主张的不过是把前代天文学家，特别是喜帕恰斯的作品与观察加以系统化而已。他把宇宙描绘成一个球形图，天体每日绕着一个不动的地球旋转。在我们看来，这个见解似乎很奇怪（虽然无法知道未来的哥白尼对目前的托勒密将有何作为），然而其地球中心的假设，较于当时天文学界所知的太阳中心观念，更能准确地计算恒星与行星的位置。托勒密更进一步提出“不全圆”的理论，以解释行星轨道，并发现月球的“出差”或轨道光行差。他用迄今仍然使用的视差法，测量月球与地球的距离，并算定其距离为地球半径的59倍，这与现今所认定的很接近。但是，他也像波塞多尼乌斯一样犯了一个错误——低估了地球的直径。
正如《数学排列》一书汇集了古代的天文学而成为最后的形式一样，托勒密的《地理大纲》（Geographical Outline），也是古代地球表面知识的摘要。他勤勉制成的地球上各个主要城市的经纬度表，也因接受了波塞多尼乌斯对地球的谨慎估计而弄错了。但是，经过托勒密传播之后，这个错误很有鼓励性，哥伦布即因此相信，向西航行一定时间，可能到达印度。托勒密在地理上首先使用“平行线”与“子午圈”等名词。在他所制的各种地图上，成功地在平面上画出投影的球形。但是，与其说他是天文学家或地理学家，毋宁说他是一个数学家，他的著作内容以数学公式为主。在《数学排列》中，他制作了一份很精美的弦线表。把地球半径分成60个第一小部分（partes minutae primae），就是我们现在的分；每一小分又再分成60个第二小部分（partes minutae secundae），就是我们现在的秒。
托勒密虽有许多错误，但确实具有真正科学家的镇静和耐心。他努力使所有结论皆凭观察（由他自己观察的很少）。在一个工作场内，他做过一次实验，他的折射光（optica）的研究受到喝彩，被誉为“古代最出色的实验研究”。其中一件很有意义的事，这位当时最伟大的天文学家、地理学家和数学家，又写了一本《占星四书》（Tetrabiblios），讨论星辰对人类生活的支配。
同时，名气较小的阿基米德，也正给这个古典世界一个间接的机会，上演工业上的革命。他是才华出众的发明家或汇编者，但我们所知道的他的事情，仅仅是一——《英雄》（Hero）。那是当时发行于亚历山大的一部长系列论文集，所讨论的是数学和物理学，那些论文通过阿拉伯文的译本而保存下来。他曾坦白地告诉读者，他所介绍的定理或发明，不一定是他自己的，而是几世纪累积下来的。在《折射光学》（“Dioptra”）那篇论文里，他描写了一种像经纬仪似的工具，并定下一些法则，可测量实际无法接近之点的距离。在《机械》（“Mechanica”）篇里，他考虑过那些单一的器具，如轮子、轴、杠杆、滑车、楔子及螺丝等的个别用法和互相结合。在《气学》（“Pneumatica”）篇里，他研究空气压力，实验78次，大都是好玩的变戏法之类的内容。例如，把分离容器上部的通气孔关闭，可使酒或水从水壶底部的小洞溢出来。
这些玩意儿引起他的兴趣，他便开始制造压力水泵、火力引擎水泵、水压时钟、水压风琴及一个蒸汽引擎。最后这个奇巧的新发明是利用一根管子，把热水发出的蒸汽通到一个球形容器里面，再通过另一面的弯曲排泄口出去，使这个球形容器朝着与放汽相反的方向旋转。这位“英雄”极富幽默感，因此限制了他不能把他的发明发展为工业用途。他利用蒸汽来支持一个球悬在空中，使一个机器鸟唱歌，使一个铸像吹喇叭。同样，在《反射光学》（“Cotoptrica”）篇里，他研究光的反射，说明怎样制造种种镜子，能使一个人自见其背，或现出头部在下的倒像，又或者三只眼睛、两个鼻子等。他告诉魔术师们如何运用神秘的装置，以表演种种把戏。当一个硬币嵌在壶口内的时候，他能使壶中的水倾倒出来。他制造了一个神秘的机器，使热水通过其中，溢入水桶，再用滑车增大其重量，可以打开庙门。所有这些以及100种其他玩意儿，只使这位“英雄”成功地成为一个魔术家，却不能使他成为一个瓦特。
亚历山大成为医学教育中心，由来已久。诚然，在马赛、里昂、萨拉哥萨、雅典、安条克、科斯岛、艾菲索斯、士麦那及帕加马，都有著名的医科学校；但是，每一罗马行省的医科学生，都到这个埃及首都学习。甚至迟至4世纪中，当埃及已经衰落的时候，阿米阿努斯还写道：“评定一个内科医生的手术，只要他说曾在亚历山大受训过，就足够了。”分科已在进行，菲洛斯特拉托斯说：“没有人能做全科医生，必须成为伤科、热病、眼科、肺病的个别专科医生。”尸体解剖已在亚历山大施行，甚至似乎还有过活体解剖的例子。这里的外科手术，早在1世纪的发展已像欧洲各地19世纪以前的情形。内科医生也不少，其中一位名叫梅特罗多拉的人，写过一篇讨论子宫病的论文，迄今仍保存着。在那时的医学史上，有很多大名鼎鼎的名字。艾菲索斯的鲁福斯描写过眼睛的解剖术，已能区别出运动神经与感觉神经，他还改善了外科手术中止血的方法。亚历山大的马里纳斯的头部外科手术，很负盛名。安提鲁斯则是那个时代最伟大的眼科医生。西里西亚的迪奥斯科里斯写过一本《药品学》（Materia Medica），用科学的方法叙述了600种草本药；这写得非常好，直至文艺复兴前，还是药品学的权威著作。他建议用子宫套避孕。他用于外科麻醉的曼陀罗药酒的处方，在1874年还被成功地使用过。
约116年，艾菲索斯的索拉努斯出版了一本著作，讨论子宫病与生产及婴儿的看护。在迄今保存下来的古代医学著作中，此书的地位仅次于希波克拉底编辑的医学书及盖仑的著作。他叙述用一个子宫镜和一个助产椅，可使子宫手术很完美；他提出近乎现代的食物疗养法及手术意见，例如用油冲洗新生婴儿的眼睛；他建议过50种避孕法，大部分是在阴道上用药。还有，凡生产危及母亲生命时，他（与希波克拉底不同）是允许堕胎的。索拉努斯是古代最伟大的妇科医生，他的妇科著作无人可及，直到他死后1500年，才有帕雷更进步的著作。他写过40篇论文，如能全部保存至今的话，他或许可与盖仑齐名。
那时期最著名的内科医生，是一个帕加马建筑师的儿子，他名叫盖仑，意思是“清静与和平”，希望其子不要像他的妈妈。这个青年，14岁时爱好哲学，而且一生没有摆脱其诱惑。17岁时转学医科，先后求学于西里西亚、布匿、巴勒斯坦、塞浦路斯、克里特岛、希腊及亚历山大（一种流动性的古代学校），在帕加马一所角斗士学校中做过外科医生，有一个时期曾在罗马行医（公元164—168年）。在那里，他的医疗成功，有很多富人向他求医。他的讲演也吸引了不少名流。他的声名远播，每一个罗马行省都有人写信给他，请教医疗方面的事情，他也很自信地寄予药方。他善良的父亲没有忘记了替他取名的意义，劝他不要加入党派，要常常说老实话。盖仑遵照他父亲的叮嘱，把罗马许多医生的无知与贪财暴露出来，数年之后，他就不得不避开他的敌人了。奥勒留皇帝召他回去，医治其幼子康茂德，并命他随同远征马科曼尼战役。但盖仑很聪明，避开了远征，很快就回到了罗马。自此之后，除他的著作外，我们对于他的事情就一无所知了。
盖仑的著作，差不多可与亚里士多德的等量齐观。据说他有500卷著作，其中约有118卷保存到现在，约有2万页，涵盖各科医学，也有一些是哲学范畴的。今天，那些著作已经罕有医学价值，但其中有很多丰富的意外情况的知识，而其活泼的辩论精神也将长久存在。他爱好哲学，这使他养成一个坏习惯，只根据极小部分的归纳法，便用演绎法大事推论。他对自己的知识与能力过分自信，这常常使他误入武断主义的歧途而无法达到科学家的心境，又因他是医学泰斗，他的所有严重错误竟延续数世纪之久。虽然如此，他仍是一个敏锐的观察家和古代最有经验的内科医生。“我承认毕生犯有一种毛病——不相信任何人的陈述，只要可能的话，总要等到我亲自试验过才相信。”由于罗马政府禁止解剖人体（无论死的活的），他就解剖死的或活的动物，有时候，他从猿、狗、牛、猪的解剖所见，轻易作出人类骨骼构造的结论。
虽然他有这些缺点，但盖仑对解剖学的贡献还是大于古代任何一个观察家。他描写的头盖骨、脊梁、肌肉组织、乳糜管、舌与下颌腺的导管、心瓣等，都十分正确。他说一颗割取下来的心，在身体外面仍能继续跳动。他证明动脉内所容纳的是血，不是空气（亚历山大医学院400年来所教的是空气）。他没有先于哈维发现血液循环现象。他认为，血的绝大部分是在静脉内一进一退地流动，其余的则自肺部与空气混合，从动脉中进退运动。他是解释呼吸原理的第一人，他的推测也是正确的——我们所呼吸的空气中，主要成分在燃烧过程中是起作用的。他区别出肋膜炎与肺炎，解释说明静脉瘤、癌症及肺结核，并认定后一种是传染性的。另外，他首创实验神经学。他首先从事脊髓切断面实验，确定每一切片的感觉神经与运动神经的功能，了解交感神经系统，认出了12对头盖神经中的7对，且知道切断喉部神经后，可随意使人患失语症。他说明脑的某一面受伤，会使身体的另一面发生神经错乱。他治好希腊诡辩家保萨尼阿斯左手第四、五两个指头的麻痹症，方法是刺激其臂部的神经丛，使控制那些指头的尺骨神经活跃起来。他在症状学方面十分熟练，喜欢不询问病人，径自开处方。他多用饮食、运动和按摩治疗病人，他对药品也是专家，到过很多地方采集稀有之药。与他同时代的医生，仍使用腐肉和尿液治病，他对此处方大加谴责。他建议用晒干的蝉治腹痛，用羊屎治肿疡，又列举很多种病可用百宝丹治疗——那是一种很著名的解药，曾替米特拉达梯国王解过毒，奥勒留皇帝每天饮服，此药方中含有蛇肉。
大发轻率的理论，使他作为实验家的记录被他自己弄得失色了。他嘲笑魔术与符咒，承认做梦可以预见；他认为有关月亮的词影响病人的状况。他拾取希波克拉底的四体液之说（血、黏液及黑胆汁、黄胆汁），加上一点毕达哥拉斯四元素（地、水、火、风）学说，试图把所有疾病皆归于这四种体液或四种元素的错乱。他是一个坚定的活力论者，确信一种“Pneuma”，即充满活力的呼吸或精神，可使身体的每一部分都生气勃勃。当时已有许多医生提出生物学的原理解释。例如，阿斯克列皮阿德斯说，生理学应该作为物理学的一科。盖仑反对此说，他认为机械只是许多零件的总和，有机体则不然，整体对各部分作有目的的控制。而且，只有目的才能解释器官的起源、结构及功能。盖仑还认为，宇宙也是如此，只有解释为某些神圣计划的工具，才能获得理解。
盖仑的“目的论”与“一神论”，使他得到基督徒的爱戴，后来又为穆斯林所喜爱。当欧洲遭受野蛮民族入侵时，他的著作几乎全部损失于骚乱中；但在东方，却被阿拉伯学者保全。11世纪以后，又由阿拉伯文转译为拉丁文。那时候，盖仑变成了无可批评的权威，一个中世纪医学的亚里士多德。
希腊科学的最后创造时代，随着托勒密与盖仑而终止。实验停止了，教条支配一切。几何的重述代替了数学，生物学变成了亚里士多德，自然科学变成了普林尼。而医学则要等到中世纪时，才由阿拉伯和犹太的医生恢复为最崇高的科学。
