Сооружение общественных зданий, служивших центрами научной работы, можно рассматривать как признак и как материальное выражение возросшей роли науки и в практической, и в духовной жизни эллинистического общества. Накопленный в предшествующую эпоху объем знаний в греческом и восточном мире и появившаяся возможность объединения этих двух потоков информации породили потребность в классификации имеющегося материала, подведении некоторых итогов. В слабо расчлененном комплексе научных представлений начинается дифференциация, отделяются от философии и зарождаются как особые науки, математика, астрономия, ботаника, география, медицина, филология.

Синтезом математических знаний древнего мира можно считать труд Евклида «Элементы» (или «Начала»). Изложенные в нем постулаты и аксиомы и дедуктивный метод доказательств служили в течение веков основой для учебников геометрии. Работы Аполлония из Перги о конических сечениях положили начало тригонометрии. С именем Архимеда Сиракузского связано открытие одного из основных законов гидростатики, начало исчисления бесконечно больших и малых величин, ряд важных положений механики и технических изобретений.

Существовавшие в Вавилонии при храмах центры изучения астрономических явлений и труды вавилонских ученых V-IV в. Кидинну и Сидина, ставшие доступными грекам после походов Александра Македонского, оказали большое влияние на развитие астрономии в эллинистический период. Аристарх из Самоса (310-230 гг.) выдвинул гипотезу, что Земля и планеты вращаются вокруг Солнца по круговым орбитам. Селевк Вавилонский пытался обосновать это положение. Гиппарх из Никеи (146-126 гг.) писал о явлении прецессии равноденствий, установил продолжительность лунного месяца, составил каталог 805 неподвижных звезд с определением их координат и разделил их на три класса по яркости. Однако он отклонил гипотезу Аристарха на том основании, что такие орбиты не соответствуют наблюдаемому движению планет, и его авторитет способствовал утверждению геоцентрической системы в античной науке. Наряду с развитием научных знаний во II в. широкое распространение получила астрология, восходящая к существовавшему в Междуречье культу звезд.

Походы Александра Македонского значительно расширили географические представления греков. Пользуясь накопившимися сведениями, Дикеарх (ок. 300 г.) составил карту мира и вычислил высоту многих гор Греции. Эрастосфен из Кирены (275-200 гг.), необычайно разносторонний ученый, возглавлявший некоторое время Александрийскую библиотеку, исходя из представления о шарообразности Земли, вычислил ее окружность в 252000 стадий (ок. 39700 км), что очень близко к действительной (40075,7 км). Он же утверждал, что все моря составляют единый океан и что возможно попасть в Индию, плывя вокруг Африки или на запад от Испании. Его гипотезу поддержал Посидоний из Апамеи (135-51 гг.), ученый широкого профиля, изучавший приливы и отливы Атлантического океана. Посидоний изучал также вулканические и метеорологические явления и выдвинул концепцию о пяти климатических поясах Земли. Во II в. Гиппал открыл муссоны, практическое значение которых показал Евдокс из Кизика, проплыв в Индию через открытое море. Многочисленные, не дошедшие до нас сочинения географов описательного характера послужили источником для сводной работы Страбона «География в 17 книгах», законченной им около 7 г. н.э. и содержащей описание всего известного к тому времени мира от Британии до Индии. Наряду с чисто географическими данными Страбон сообщает много исторических сведений об описываемых им странах и народах.

Заметно продвинулось изучение природы и человека. Феофраст, ученик и преемник Аристотеля в школе перипатетиков, по образцу аристотелевской «Истории животных» создал «Историю растений», в которой систематизировал все накопленные к началу III в. знания в области ботаники, включая сведения, почерпнутые во время походов Александра Македонского. Последующие работы античных ботаников внесли существенные дополнения лишь в изучение лекарственных растений, что было связано с развитием медицины. В области медицинских знаний в эллинистическую эпоху существовали два направления: «догматическое», или «книжное», выдвигавшее задачу умозрительного познания природы человека и скрытых в ней причин недугов, и эмпирическое, ставившее целью изучение и врачевание каждого конкретного заболевания. В изучение анатомии человека большой вклад внес работавший в Александрии Герофил Халкедонский (III в.). Он обнаружил нервы и установил их связь с мозгом, высказал гипотезу, что с мозгом связаны и мыслительные способности человека; он установил также, что по венам и артериям циркулирует кровь, а не воздух, т.е. фактически открыл кровообращение. Очевидно, его выводы основывались на практике рассечения трупов и опыте египетских врачей и мумификаторов. Не меньшей известностью пользовался Эрасистрат с острова Кеоса (III в.): он различал двигательные и чувствительные нервы, изучал анатомию сердца. Оба они умели делать сложные операции и имели свои школы учеников. Гераклид Тарентский и другие врачи-эмпирики большое внимание уделяли изучению лекарств.

Этот далеко не исчерпывающий перечень научных достижений эллинистического времени говорит о том, что наука в целом приобретает значение одной из важнейших форм общественного сознания. Это проявляется и в том, что при дворах эллинистических царей (для повышения их престижа) создаются специальные учреждения, мусейоны и библиотеки, где ученым и поэтам предоставлялись пропитание и необходимые условия для творческой работы. Практика создания мусейонов, по-видимому, восходит к Платоновой Академии, где по словам Диогена Лаэртского (IV, 3, 19), в саду были святилище муз и крытая галерея для прогулок, а ученики жили в хижинах поблизости от святилища. Такую же организацию приобрела и школа перипатетиков — Ликей — при преемнике Аристотеля Феофрасте; как сообщает Диоген Лаэртский (V, 2, 51-53), в завещании Феофраста (умер в 286 г.) предписывалось довершить сооружение (скорее — восстановление) святилища муз и статуй муз, восстановить при святилище портики и в нижнем поместить картины и алтарь. Сад, прогулочное место и все постройки при саде Феофраст завещает названным в завещании ученикам и преемникам с примечательной оговоркой: «И пусть они ничего себе не оттягивают и не присваивают, а располагают всем сообща, словно храмом, и живут между собой по-домашнему дружно, по пристойности и справедливости» (пер. М.Л. Гаспарова). Содержание и Академии, и Ликея обеспечивалось за счет средств руководителя школы, учеников и последователей, а также пожертвований «благодетелей» (часто царей).

Крупнейшим научным центром эллинистического мира были Мусейон и библиотека Александрии, насчитывавшая более полумиллиона книг. Сюда приезжали работать выдающиеся ученые, поэты и художники со всего Средиземноморья. Но материальная и моральная зависимость от царского двора налагала определенный отпечаток на форму и содержание научного и художественного творчества. И не случайно скептик Тимон называл ученых и поэтов александрийского Мусейона «откормленными курами в курятнике». Наиболее отчетливо это проявилось в литературных произведениях.

Литература эллинистической эпохи необычайно обширна по количеству произведений и многообразию жанров: в источниках упоминается более тысячи имен писателей и поэтов (включая науку и философию). Продолжали разрабатываться традиционные жанры — эпос, трагедия, комедия, лирика, риторическая и историческая проза, но появились и новые виды произведений — филологические исследования (например, Зенодота Эфесского о подлинном тексте поэм Гомера и т.п.), словари (первый греческий лексикон составлен Филетом Косским ок. 300 г.), биографии, переложения в стихах научных трактатов, эпистолография и др. Художественная литература эллинистического периода в отличие от греческой литературы V-IV вв. не касается широких общественно-политических и этических проблем своего времени, ее сюжеты ограничиваются интересами, моралью и бытом той или иной узкой социальной группы, к которой принадлежали авторы. Поэтому многие произведения быстро утратили свою общественную и художественную значимость и были забыты, лишь некоторые из них оставили след в истории культуры.