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在天文学方面，天文学家、数学家俄诺庇德和麦同编制了较为精确的太阳历法。
恩培多克勒对天体进行仔细观察，已经分别出了恒星与行星，并提出宇宙是一个宽大于高的蛋形结构猜想，与中国汉代科学家张衡的浑天说很相似[10]。
另外，他已经认识到了月亮本身不发光，月光是从太阳光反射而来的，并第一次比较科学地解释了日食这种自然现象的成因，即当月亮居于太阳和地球之间，挡住了太阳光，把阴影投在地球之上就形成了日食。
阿那克萨戈拉同恩培多克勒一样，也对日食和月食的成因作了较正确的说明，并解释了银河彗星、风雨雷电、冰雹、虹等自然现象的成因。
柏拉图在《蒂迈欧篇》中阐释了宇宙和人的生成、结构和作用等问题，提出一个自然哲学体系。
他认为月亮、太阳以及其他五大行星都在各自的轨道上，以不同速度围绕地球作完美的圆周运动，都符合数的比例。
欧多克斯则在柏拉图思想的基础上，从几何学的角度建构了最早的以地球为中心的同心球层所组成的定量地心宇宙模型，即地心体系同心球模型。
他认为，地球位于宇宙的中心，日、月、五大行星和恒星都固定在一些相互嵌套的固体同心球层上，总计有27个球层，每个球层的转动描述天体的一种运动——日、月、年等，几个球层的运动复合起来就可表现某一天体的特定的运动。
在物理学方面，这一时期的科学家们对物质结构问题作了有深远影响的探索，并涉及力、速度、轻重、光速、光的反射等一系列基本物理范畴。
恩培多克勒将整个天体运行视为在“争”
的分离作用下的一种巨大的旋涡运动，描述了天体的运行轨道，已经有了天体力学的萌芽。
他还用当时的一种汲水器的构造原理来说明皮肤呼吸的生理机制。
在光学方面，恩培多克勒认为，光是由光源放射出来的一种流射体，尽管光线以高速运行，人们难以察觉，但光的传播也需要时间。
这一天才猜想已为近代物理学所证实。
在生物学方面，塞诺芬尼是最早观察化石的人，他通过观察陆地上海洋生物的化石，提出了陆地是海水退缩之后形成的，并认为陆地在海洋的侵蚀和雨水的冲刷下，最终又将变成海洋，如此往复循环。
恩培多克勒认为地球上的生命都是火、气、水、土四种物质元素在“爱”
和“争”
的力量作用下按照一定比例结合而产生的，并萌发了动物进化的思想。
他认为，动物的进化经历了四个阶段，首先从土中生出来的是一些单个的肢体或器官，继而这些单个的肢体或器官偶然地结合生长，形成一些怪异动物。
在第三个阶段，动物开始形成了完整的机体。
第四个阶段，动物通过雌雄结合，自行繁殖生命。
他还认为，在生物进化的过程中，有些不适合生存的生命逐渐地被淘汰，只有适合生存的生命才得以保留下来。
学者们认为，恩培多克勒的进化观已经蕴含了达尔文“适者生存”
的自然选择思想的萌芽。
在生理和医学方面，这一时期也取得了很大的成绩。
在公元前5世纪初，毕达哥拉斯学派的阿尔克迈翁就开创了感官生理学的研究，通过经验观察和解剖，对各种感觉器官进行了分别研究，探讨了感觉对象在感觉器官中形成感觉，然后和大脑联结的整个过程，并指出思想和感觉的区别，以及大脑在认识过程中的作用。
他在解剖中发现了视觉神经，并认识到大脑是感觉和理智活动的中心。
他还提出身体由多种成分构成以及生命体平衡论。
阿尔克迈翁的思想为恩培多克勒的南意大利医学派和希波克拉底的科斯医学派所继承和发展。
恩培多克勒是南意大利医学派的主要奠基者。
他对人体器官构造做了局部解剖，对胚胎做了观察研究，发现心脏是胚胎中最早形成的器官。
他还探讨了胎儿性别和双胞胎、多胞胎的成因等，体现了遗传学思想的萌芽。
他提出人的皮肤是呼吸的主要渠道之一，认为空气细微粒子通过人的皮肤和血管孔道进入人体，随血液在人体内循环，而当血液由体内向皮肤流动时又被排出体外。
另外，恩培多克勒对眼睛和视觉也进行了较细致的研究，对眼睛内部的网状结构做了解剖，提出了流射说，认为人的视觉形象是认识对象通过细微粒子流射在眼睛中的反应，粒子流射进入眼睛内部的不同孔道，从而产生各种颜色的视觉。
恩培多克勒在对生理现象做了大量观察的基础上，用元素论的自然哲学原理进行概括，建立了比较系统的医学理论原则。
他认为，人和自然都由土、气、水、火四种元素构成，人体要达到健康，必须在饮食、劳作、体育等同自然环境发生联系的活动中，使身体内的各种元素合比例地和谐结合，使各元素的冷热、干湿性质在体内达到平衡。
如果某种元素或性质过多或过少，便会致病。
医生应当在这种互相联系和制约中诊断病因，提出合理的治疗措施。
他不仅形成了较为完整的南意大利医学派的医学理论，而且还培育了鲍萨尼阿等一大批出色的医生，使南意大利医学派成为当时医学界一个重要的流派。
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