Ο Ηρακλείδης ο Ποντικός (390-330 π.Χ.) γεννήθηκε μεν στην Ηράκλεια του Πόντου, αλλά σπούδασε φιλοσοφία στην Αθήνα υπό τον Πλάτωνα και Αριστοτέλη. Οι Αθηναίοι τον αποκαλούσαν και «παραδοξολόγο», γιατί εισήγαγε επαναστατικές ιδέες στην αστρονομία.
Ο Ηρακλείδης διατύπωσε πρώτος τη θεωρία ότι ο χώρος είναι άπειρος. Παραδεχόταν και δίδασκε ότι η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονα της σε 24 ώρες και απέδιδε την ημερήσια περιστροφή της Ουράνιας σφαίρας στην περιστροφή της Γης. Ορισμένοι πιστεύουν ότι ο Ηρακλείδης είχε υπόψη του, εκτός της ημερήσιας κινήσεως του Ήλιου κατά την ανάδρομη φορά, και την ετήσια κίνηση αυτού επί της εκλειπτικής κατά την ορθή φορά.
Για τη θεωρία των άστρων, πλανητών και απλανών, ο Ηρακλείδης ταυτίζεται με τα πυθαγόρεια δόγματα και ισχυριζόταν πως κάθε αστέρας υφίσταται σαν ένας κόσμος που περιλαμβάνει και αέρα και αιθέρα, μέσα στον άπειρο αιθέρα.
Θεωρούσε τους κομήτες ως σύννεφα που βρίσκονται σε πολύ μεγάλο ύψος και φωτίζονται από το ανώτερο φως το ίδιο με εκείνο του Ολύμπου των Πυθαγορείων.
Ο Συμπλίκιος ανέφερε ότι ο Ηρακλείδης ο Ποντικός και ο Αρίσταρχος ο Σάμιος πιστεύουν ότι ο Ουρανός και τα άστρα μένουν ακίνητα ενώ η Γη γυρίζει γύρω από τους πόλους του ισημερινού με κατεύθυνση από τα δυτικά προς τα ανατολικά κάνοντας μια περιστροφή περίπου την ημέρα. Ο Πρόκλος αναφέρει ότι ο Ηρακλείδης, υποθέτει ότι η Γη κινείται κυκλικά και ότι ο ουρανός και οι απλανείς αστέρες παραμένουν ακίνητοι (ενώ η Γη κάνει περιστροφή γύρω από τον άξονά της), κάτι αντίθετο με τα φαινόμενα και την απλή λογική.
Ο Ερατοσθένης (276 – 194 π.Χ.) ήταν μαθηματικός, γεωγράφος και αστρονόμος.
Από τα πιο σπουδαία επιτεύγματά του ήταν ότι υπολόγισε για πρώτη φορά το μέγεθος της Γης, ότι κατασκεύασε ένα σύστημα συντεταγμένων με παράλληλους και μεσημβρινούς, και ότι κατασκεύασε ένα χάρτη του τότε γνωστού κόσμου.
Είχε αρκετές σημαντικές συνεισφορές στην Αστρονομία, όπως τον σφαιρικό αστρολάβο που τον χρησιμοποιούσαν ευρέως μέχρι την εφεύρεση του πλανηταρίου τον 18ο αιώνα. Αναφέρεται ότι είχε υπολογίσει την περιφέρεια της Γης γύρω στο 240 π.Χ. χρησιμοποιώντας το ύψος του Ηλίου κατά την εαρινή ισημερία κοντά στην Αλεξάνδρεια και στη νήσο Ελεφαντίνη, κοντά στη Συήνη (το σημερινό Ασουάν της Αιγύπτου).
Εκτός από την ακτίνα της Γης ο Ερατοσθένης προσδιόρισε την καμπυλότητα του ελλειψοειδούς, μέτρησε την απόκλιση του άξονα της Γης με μεγάλη ακρίβεια δίνοντας την τιμή 23° 51′ 15″, κατασκεύασε έναν αστρικό χάρτη που περιείχε 675 αστέρες, πρότεινε την προσθήκη στο ημερολόγιο μίας ημέρας ανά τέσσερα χρόνια και προσπάθησε να συνθέσει μία ιστορία βασισμένη σε ακριβείς ημερομηνίες.
Η εποχή του Ερατοσθένη ήταν έτοιμη για επιτεύγματα όπως η μέτρηση των πραγματικών διαμέτρων του Ήλιου, της Σελήνης και της Γης, και των μεταξύ τους αποστάσεων. Αυτές οι μετρήσεις υπήρξαν ορόσημα στην ιστορία της αστρονομίας, αντιπροσωπεύοντας τα πρώτα διστακτικά βήματα στην πορεία της κατανόησης ολόκληρου του σύμπαντος.