Embora Aristarco de Samos tenha proposto um modelo heliocêntrico, a tradição que recebemos dos gregos a partir de Eudoxo, confirmada por Aristóteles e mais tarde por Ptolomeu, baseia-se no modelo geocêntrico: a Terra se acha imóvel no centro do universo e em torno dela giram as esferas onde estão '"cravadas" a Lua, os cinco planetas, o Sol. Na última esfera, as estrelas fixas fecham o mundo finito e esférico. Deus, enquanto Primeiro Motor Imóvel, é uma hipótese necessária para explicar o movimento imprimido à esfera das estrelas fixas, que por sua vez transmite por atrito o movimento às esferas contíguas.
Outra característica marcante dessa astronomia é a hierarquização do cosmos, ou seja, o universo se acha dividido em dois mundos, sendo que um é considerado superior ao outro:
• o mundo sublunar, considerado inferior, corresponde à região da Terra que, embora imóvel ela mesma, é local dos corpos perecíveis, corruptíveis, porque se encontram em constante movimento (lembrar que, para eles, o movimento é imperfeição). Todas as coisas na Terra são constituídas pelos quatro elementos.
• o mundo supralunar, de natureza superior, corresponde aos "Céus": Lua, Mercúrio, Vénus, Sol, Marte, Júpiter, Saturno e as estrelas fixas. São corpos constituídos por uma substância desconhecida, o éter (a quinta-essência), que faz com que os astros sejam incorruptíveis, perfeitos, inalteráveis. Mesmo o movimento das esferas é circular, característica do movimento perfeito.