以上我们讨论的是“认识自己”的哲学思想，以及这些思想所产生的人文主义观念。下面让我们看看古希腊哲学家在“认识自然”方面所作出的贡献。
一批思想者已经不能满足用神灵来解释自然，他们要在复杂纷繁的自然现象背后找到自然本身的原因。
在这样的自由学术氛围里，首先有米利都学派的泰勒斯把世界万物归结为水，认为水是世界的本原，即万物产生于水，又复归于水。这一思想的提出意义非常巨大，它第一次用自然本身来说明自然，摆脱了拟人的神话自然观的束缚，这是希腊人从神话走向哲学的最重要的一步。这一步，把人和自然截然地分开了，再不是原始人时代的人和自然的互渗意识。它宣告了人的独立意识，为人类认识自然和恰当地运用自然开了先河。
自从米利都学派提出寻找世界的本原以后，当时几乎每一个哲学家都要对这个问题发表一些自己的猜测，赫拉克利特说，火是世界的本原，火产生了一切，一切都复归于火。毕达哥拉斯说：万物的始基是“一元”，进一步认为“万物皆数”。阿那克萨戈拉断言：“同类的部分”是万物的始基。恩培多克勒说始基是“火、水、土、气”四种元素。与此同时，许多希腊哲学家已经猜到物质不灭的规律了。有了这些思想的准备，到留基波和德谟克利特就能明确提出“原子论”来。德谟克利特的学说是这样的：
一切事物的始基是原子和虚空，……，它们是有生有灭的。没有任何东西从无中来，也没有任何东西毁坏之后归于无。原子在大小和数量上都是无限的，它们在整个宇宙中由于一种旋涡运动而运动着，并因此形成一些复合物：火、水、气、土。因为这些东西其实也是某些原子集结而成的，这些原子由于它们的坚固，是既不能毁损也不能改变的。
——《古希腊罗马哲学》商务印书馆1961年版96页
留基波也认为：
这些微粒，因为很小，所以看不见的。这些微粒子虚空中运动（因为虚空是存在的），产生就是由于它们的联合，毁灭就是由于它们的分离。
——同上97页
古希腊人的原子论的思想，到近代英国科学家道尔顿得到了科学的证实，原子的化合和化分是物质产生和消失的原因，研究原子的化合和化分的学科就是化学。道尔顿因此被称为化学之父。到俄国科学家门捷列夫发现元素周期表的时候，人们对构成宇宙的原子特性有了更深刻的了解。