Σύμφωνα με τους αρχαιολόγους, η συνεισφορά των Αρχαίων Ελλήνων και διανοητών στις φυσικές επιστήμες ήταν κυρίως οι θεωρητικές έννοιες.
Στην αρχαία Ελλάδα πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά η απόδοση των φυσικών φαινομένων σε φυσικά αίτια και η αντικατάσταση των υπερφυσικών δυνάμεων από τους φυσικούς νόμους.
Οι ιδέες των αρχαίων Ελλήνων φιλοσόφων ήταν η απαρχή πολλών σημερινών εννοιών των φυσικών επιστημών. Η αρχαία ελληνική φυσική φιλοσοφία είχε μεγάλη επίδραση και στη σύγχρονη χημεία, είτε άμεσα, είτε έμμεσα, έστω και μέσω των παραδοξοτήτων της αλχημείας.
Μερικές τις ιδέες που βρήκαν εφαρμογή στη χημεία ακόμη και σήμερα είναι:
(α) Η έννοια του στοιχείου. Η θεωρία των τεσσάρων βασικών στοιχείων ή ριζωμάτων (γη, ύδωρ, πυρ και αήρ) διατυπώθηκε από τον Εμπεδοκλή (495-435 π.Χ., από Ακράγαντα, Σικελία). Τα τέσσερα στοιχεία ήταν μέρος της φιλοσοφικής του συμβολής και ιδιαίτερα το ποίημα (2.000 στίχοι) "Περί Φύσεως". Τα πάντα είναι συνδυασμοί αυτών των τεσσάρων στοιχείων.
Στα στοιχεία αυτά αποδίδονται κυκλικά οι ιδιότητες "υγρό", "θερμό", "ξηρό" και "ψυχρό" ως πρωτεύουσες ή δευτερεύουσες. Ο "αήρ" είναι πρωτίστως "υγρός" και δευτερευόντως "θερμός", το "πυρ" είναι πρωτίστως "θερμό" και δευτερευόντως "ξηρό", η "γη" είναι πρωτίστως "ξηρή" και δευτερευόντως "ψυχρή" και το "ύδωρ" είναι πρωτίστως "ψυχρό" και δευτερευόντως "υγρό".
(β) Η έννοια του ατόμου. Η ατομική θεωρία για τη συγκρότηση ύλης διατυπώθηκε αρχικά από τον Λεύκιππο (5ος αιώνας π.Χ., Μίλητος). Για τον Λεύκιππο είναι λίγα πράγματα γνωστά. 'Έζησε κατά την περίοδο (περίπου) 480-420 π.Χ.
Παρακολούθησε την Ιονική σχολή φιλοσοφίας, σπούδασε και στην Ελέα (σήμερα Velia, στη νότια Ιταλία) και φαίνεται ότι επηρεάστηκε κυρίως από τον προσωκρατικό φιλόσοφο Ζήνωνα τον Ελεάτη (490;-430; π.Χ.). Ίδρυσε σχολή στα Άβδηρα της Θράκης. Η ατομική θεωρία του Λεύκιππου διατυπώθηκε πιο συστηματικά από τον μαθητή του Δημόκριτο (460-370 π.Χ., Άβδηρα, Θράκη).
Η ατομική θεωρία όριζε ότι τα άτομα είναι τα έσχατα μόρια της ύλης. Τα άτομα (: α-στερητικό + τομή) είναι άτμητα, άφθαρτα, αναλλοίωτα και κινούνται αδιάκοπα στον χώρο. Υπάρχουν άπειρα είδη ατόμων σε συνεχή κίνηση και οποιαδήποτε μεταβολή της ύλης δεν είναι παρά ένα είδος ανασυνδυασμού των ατόμων.
Οι ιδιότητες των υλικών καθορίζονται από το σχήμα των ατόμων. Τα άτομα των υγρών είναι σφαιρικά, γι'αυτό και τα υγρά απλώνονται στις επιφάνειες. Αντίθετα, τα άτομα των στερεών έχουν ακανόνιστο σχήμα γι'αυτό και τα στερεά σώματα διατηρούν τη μορφή τους.