Klaudiosz Ptolemaiosz szerint szorgalmas és igazságszerető férfi volt, aki nagyon sokat utazott. Legjelentősebb munkáit i. e. 140 és 125 között írta;[4] ezek közül csak Aratosz, illetveEudoxosz „Phainomenai”-hoz írott, három könyvre terjedő kommentárjai(Τῶν Ἀράτου καὶ Εὐδόξου φαινομένων ἐξήγησις) maradtak fenn. Többi munkáinak csak a címét ismerjük, így a „Peri megeithón kai aposzthématónhéliou kai szelénón biblia duo”-nak, a „Peri thé tón aplanón szüntaxenón kai tou kataszteriszmon”-nak, a „Peri thé pragmateié thé ek kükló eutheió”-nak (12 könyvben), valamint a „Peri thou eniasziou kronou”-nak.
Kora csillagászai fölé szigorú munkamódszerei és felfedezései helyezik. Eudoxosz és Arisztotelész szféráit elvetve teljesen új világképet alkotott, de annak középpontjában továbbra is a Föld állt. Ő állapította meg először, hogy a Föld a látszólag a Naptól vont körnek nem a középpontjában fekszik. Mivel azonban kor szemlélete lehetetlenné tette a körtől különböző pályák feltételezését, bevezette azepiciklusok rendszerét. Ennek lényege, hogy az égitestek a középpontban lévő Föld körül összetett körpályán mozognak úgy, hogy a Föld körüli főkörön(deferens) helyezkednek el a tényleges pályát meghatározó segédkörök, az epiciklusok. Az epiciklus úgy gurul végig a deferensen, hogy középpontja mindig a deferens egyik pontja legyen. Az így kijövő pálya(epiciklois) jól magyarázza az egyes égi pályák látszólagos hurkait. Feltételezte, hogy a deferens középpontja nem a Föld, vagyis bolygónk egy kissé, a deferens sugarának 1/24-ed részével centrumon kívüli (excentrikus) pozícióban van. Csak ezzel tudta magyarázni azt a közismert tényt, hogy az évszakok hossza nem azonos.
Egy i.e III. századi katalógust kiegészítve ő állította össze az első ismert, 1022állócsillagot tartalmazócsillagkatalógust; eztKlaudiosz Ptolemaiosz közölte azAlmagesztben. A katalógust valószínűleg azért készítette, mert i. e. 134-ben új csillag, feltehetőleg egyszupernóva jelent meg aSkorpió csillagképben. Észleléseit (a helymeghatározás pontatlanságai miatt) a csillagok fényességének becsléseivel is kiegészítette, így csillagkatalógusában a látszólagos fényességeket is feltüntette.[5] Ehhez megalkotta a csillagok látszólagos fényességének skáláját (magnitudóskála). A csillagokat hat fényrendbe sorolta. Az első fényrendbe a legfényesebbek kerültek, a hatodikba a szabad szemmel még éppen észrevehetők.
A görög tudományban ő ismerte fel anapéjegyenlőségprecesszióját, tehát azt, hogy azégi egyenlítő és a nappálya, azaz azekliptika metszéspontja, atavaszpont nyugat felé mozog az Egyenlítőn (26 000 év alatt járt körbe). Hat és fél perc pontossággal kiszámította az esztendő hosszát, és mindössze egy másodperc tévedéssel aHold keringési idejét.
Kutatásaihoz, illetőleg észleleteihez tökéletesítette aHérón által feltaláltdioptrát.Apollóniosz munkásságát folytatva befejezte azasztrolábium megalkotásához szükséges számításokat, és ennek valamilyen kezdetleges, korai változatát bizonyára használta is.
Ugyancsak őt tekinthetjük a tudományos térképészet megalapítójának. A Föld feltételezett gömb alakjának síktérképen ábrázolásához ageometria részeként kidolgozta agömbháromszögtan alapjait és feltalálta az első (ortografikus, illetve sztereografikus) vetületeket. A kör 360 részre osztásával bevezette a fokhálózatot, a szélességi és hosszúsági körök rendszerét. A kezdő meridiántRodosz szigetén álló obszervatóriumán húzta át. A hosszúsági fokbeosztást az égitestek különböző delelési ideje alapján állapította meg. A szélességi fokok kijelölésénél egyes égitestek horizont feletti magasságának változását vette alapul. Egyik vetületében ő ábrázolta elsőként „egymás felé hajló” ívekként a hosszúsági köröket.