Nel periodo compreso tra il VI secolo a.C. e il V secolo la scienza occidentale fu espressione delle scoperte e delle teorie elaborate in seno a due grandi civiltà: quella della Grecia antica e quella di Roma antica.
Le acquisizioni scientifiche delle civiltà preesistenti, soprattutto egiziane e babilonesi per le conoscenze matematiche, geometriche e astronomiche, ma anche mediche, chimiche e relative a varie tecnologie, vennero non solo elaborate e integrate dalla speculazione scientifica greca in una organica costruzione sistematica, ma anche ampliate ed arricchite di nuove teorie. Queste, soprattutto a partire dalla metà del II secolo a.C., andarono in gran parte perdute e misconosciute e solo con gli arabi e in seguito con il Rinascimento furono in parte riprese e diedero impulso alla rinascita scientifica del mondo occidentale.
Ad un periodo delle origini, contraddistinto dalle speculazioni filosofiche dei presocratici, come Anassimandro, Anassimene ed Eraclito, seguì quello caratterizzato da una vasta elaborazione teorica, parzialmente presentata in alcune opere di Platone ed Aristotele. La vera fioritura scientifica, caratterizzata dalla distinzione tra filosofia e scienza, avvenne solamente con l'età ellenistica, grazie all'incontro tra tecnologie delle millenarie civiltà mesopotamica ed egizia con lo spirito critico e le capacità logiche sviluppati nelle città greche. Un ruolo importante ebbe Alessandria d'Egitto, il più importante centro degli studi scientifici e dell'elaborazione culturale dell'epoca sviluppatosi anche grazie all'impulso dei primi sovrani dalla dinastia tolemaica (v. a. Biblioteca di Alessandria). Questo periodo culturale può vantare lo sviluppo di metodologie di indagine razionali e rigorose, accurate specializzazioni in varie discipline particolari e realizzazioni tecnologiche che resteranno ineguagliate per molti secoli.
Il seguente periodo romano fu sostanzialmente caratterizzato da uno sfruttamento su larga scala e di grande efficienza dei risultati raggiunti dalla tecnologia nell'età precedente.