تعود جذور العلم الحديث إلى بلاد اليونان القديمة بطبيعة الحال كان للإغريق آلهتهم وخرافاتهم، وكان الكثير منها مُستقى من ثقافات مجاورة. لكن إلى جانب هذه العناصر التقليدية بدأ الإغريق في تأسيس نظام من مبادئ البحث العلمي، وكانوا هم من أرسَوا العلاقة بين السبب والنتيجة التي لا تزال مكوّناً جوهريا للنظريات العلمية في وقتنا الحالي. كما أنهم أدركوا أن توصيف الظواهر المرصودة وتفسيرها يمكن صياغتهما بصورة رياضية أو هندسية، بدلًا من الاعتماد على مفهوم التجسيم.

بدأت دراسة الكون في الظهور كمجال علمي قابل للتمييز ضمن الإطار الكامل للفكر العقلاني الذي أرساه الإغريق، وأبرزهم طاليس (625–547 ق.م) وأناكسيماندر (610–540 ق.م). ومصطلح علم الكونيات Cosmology مشتق في اللغة الإنجليزية من كلمة cosmos الإغريقية التي تعني العالم بوصفه منظومة مرتبة أو كاملة. والتركيز هنا على التنظيم والترتيب مثلما هو على الكمال؛ إذ إن مقابل «الكون» لدى الإغريق هو «الفوضى». وقد نظر الفيثاغوريون في القرن السادس قبل الميلاد إلى الأرقام والهندسة بوصفهما أساس كل الأشياء الطبيعية. ومثل استحداث التفكير المنطقي الرياضي، وفكرة أن بمقدور المرء اكتساب المعرفة عن العالم الطبيعي باستخدام المنطق والتفكير؛ بداية الحقبة العلمية. كما قدَّم أفلاطون (427–348 ق.م) تفسيرًا كاملًا لخلق الكون، يقوم – وفقًا له – ربُّ سامٍ بخلق تجسيدات غير مثالية في عالمنا المادي للبنى الصافية المثالية الموجودة فقط في عالم الأفكار. فالعالم المادي عرضة للتغيير، بينما عالم الأفكار خالد وغير قابل للتغيير.

توسع أرسطو (384–322 ق.م) – تلميذ أفلاطون – في هذه الأفكار؛ بحيث قدَّم صورة للعالم تتحرك فيها النجوم والكواكب البعيدة في حركة دائرية تامة، في دوائر هي تجسيد للهندسة «الإلهية». إنَّ الكون لدى أرسطو هو كرة تقع الأرض في مركزها. والجزء الممتد من الكرة ما بين الأرض والقمر هو نطاق التغيير، أو الواقع غير المثالي لأفلاطون، أما ما وراء ذلك فتمارس الأجرام السماوية حركاتها الدائرية المثالية. وقد هيمنت هذه النظرة للكون على الفكر الغربي. خلال العصور الوسطى، لكن الحركات الدائرية التامة لم تتوافق مع البيانات الفلكية المتزايدة التي جمعها الإغريق من الأرشيفات التاريخية التي تركها البابليون والمصريون القدماء. ورغم أن أرسطو أكَّد إمكانية تعلم المزيد عن الكون عن طريق الملاحظة بالإضافة إلى التفكير الخالص، فإنه لم تتم صياغة نموذج رياضي كامل للكون يتفق مع كل البيانات المتاحة إلا حين وضع بطليموس كتابه «المجسطي» في القرن الثاني بعد الميلاد.