C’est à partir des mythes helléniques et sur la base des observations astronomiques mésopotamiennes que la science prend son essor chez les Grecs, au VI^e siècle avant J.-C. Dès l’Iliade (VIII^e siècle av. J.-C.), le fameux bouclier d’Achille offre l’image symbolique d’un monde circulaire. Le décor figure "la terre et le ciel et la mer". La connaissance de la Terre implique nécessairement la référence au cosmos*. De l’idée d’un cosmos sphérique et géocentrique découle la conception des cercles dans le Ciel. C’est la projection des cercles célestes sur la Terre qui donne la géographie* : "La géographie partage la Terre selon les cercles du Ciel", expliquera Ptolémée (90-168) quelques siècles plus tard. Les premières cartes du monde habité sont dressées par des savants à la fois astronomes et géographes, comme Eudoxe (406-355 av. J.-C.) et Ératosthène (276-194 av. J.-C.).
    

Directeur de la bibliothèque d’Alexandrie au III^e siècle avant J.-C., Ératosthène est un des fondateurs de la géographie. C’est lui qui, le premier, a calculé la circonférence de la Terre. Bien informé par les récits de voyages rassemblés à la bibliothèque et par ses relations avec les savants du musée, il associe les deux facettes de la "graphie" de la Terre : l’écriture des noms de lieux et le dessin des terres émergées. Il étudie la répartition des océans et des continents, les vents, les zones climatiques. Comme Pythagore (VI^e s. av. J.-C.) et Parménide (544-450 av. J.-C.) avant lui, il définit cinq zones : celle de l’équateur, torride et supposée inhabitable, et, de part et d’autre, deux zones tempérées et deux zones glaciales. La zone tempérée septentrionale correspond au monde habité, appelé "œkoumène*". Au II^e siècle avant J.-C., l’astronome Hipparque perfectionne le principe des cinq zones par un quadrillage de parallèles et de méridiens, très pratique pour localiser les lieux et pour mieux évaluer les distances.
    

Mathématicien, astronome et géographe, Claude Ptolémée (90-168) vivait à Alexandrie au II^e siècle après J.-C. Il couronne la science de l’Antiquité en rassemblant sept siècles de savoir antique dans trois ouvrages principaux : l’Almageste pour l’astronomie, la Tétrabible pour l’astrologie, et la Géographie, un ensemble de huit volumes comprenant une carte générale et vingt-sept cartes particulières. Ces livres témoignent de l’unité du monde et de l’interdépendance des savoirs.
   

Ptolémée géographe établit une liste de coordonnées en "longueur" (longitude*) et en "largeur" (latitude*), pour de nombreuses localités de l’œkoumène dont il liste plusieurs milliers de toponymes*. Grâce à une projection plane de la Terre, il peut établir une carte précise du monde en classant les peuples selon leur localisation et leur zone d’influence. Le monde de Ptolémée est divisé en "sept climats*", c’est-à-dire en sept zones thermiques (ou "climatiques") parallèles.
En astronomie*, le fameux "système de Ptolémée" décrit le mouvement du Soleil, de la Lune et des planètes. Celles-ci tournent autour de la Terre qui, immobile, est placée au centre de l’Univers. Également astrologue, Ptolémée pense que les astres, en particulier les planètes, déversent sur la Terre des "influences" qui touchent directement les hommes, individuellement ou collectivement.

À la fin de l’Antiquité, les bouleversements issus de la chute de l’Empire romain font disparaître les livres et les cartes. À partir du IX^e siècle, les savants arabes et persans, installés au cœur de l’œkoumène par l’expansion de l’islam, traduisent les ouvrages grecs et sauvegardent la science de Ptolémée. Malgré ses défauts et ses erreurs, son œuvre forme un savoir de référence qui fera autorité jusqu’au XVI^e siècle.