亚里士多德的这些见解，在他的生物著作里表现得最全面。他把五百四十种 动物按照它们形状的等次分门别类，而且他一定曾经解剖过至少有五十种不同种类的动物来研究它们的生理构造，这在亚里士多德看来，就是表现了这些动物的形式因或设计目的。亚里士多德注意到有些动物的构造之间存在着某些联系，例如他说：“没有一个动物同时具有长牙和角的”，“我从来没有看见过一个单蹄兽长有两只角的”。他设想自然从来不做无意的事，因此野兽不需要兼有角和长牙来保护自己。亚里士多德观察到，反刍动物有一种多重胃，但是牙齿很不行，“由于自然一贯地从这一部分拿掉后，就会在另一部分加以补偿”，所以他设想反刍动物所以有一个复杂的胃就是为了补救它们不行的牙齿。
亚里士多德还考察了小鸡和其他动物在胚胎成长期中形态的发展，一个动物初生的成熟程度是他的分类法的一个重要标准。在这方面，亚里士多德指出，鲸鱼是胎生的，这使它近似哺乳动物，而不象产卵的鱼类。他在这方面还提出了别的很好的联系，例如他说：“长毛的四足动物胎生，有鳞的四足动物卵生。”在亚里士多德看来，雄雌在生育上各有不同的贡献，雌的提供实质，即质料因，雄的提供形态，即形式因。他说雄的是木匠，雌的是木材。
亚里士多德认为各种生物形成一个连续的序次，从植物一直到人逐渐变得完善起来。完善的程度主要分十一级，以胚胎的标准为别。最高级动物是热和潮湿的动物，都是胎生。另外一些潮湿的动物但不是热的，产生在雌性中发展起来的卵，如鲨鱼就是一种。热而干的动物，如鸟类，生产“完全的”卵，而冷和带土气的动物，如蛙，则产生“不完全的”卵。亚里士多德就是以这种方式把生物分为等级，根据它们初生时成熟程度的表现，“按它们所感染的潜在性多寡而分高下”。这一级的最高动物和上一级的最低动物是直接衔接着的，所以“它们的连续性使它们的界限不易辨别”。
亚里士多德指出，一个生物的完善性从它的结构形式可以识别出来，但不是由这个形式决定的，因为一个有机体的结构是由它们的习惯和机能支配的。植物只能生长和繁殖，结构就比动物简单，而且变化较少；动物则不但生长和繁殖，而且到处走动并有感觉能力。根据亚里士多德的说法，一个有机体的习惯和机能，并由此连同它的结构和完善程度，都是由它的灵魂或多种灵魂的性质支配的。植物只有一个生殖的灵魂，担任生长和繁殖的任务，而动物则另外还有一个有感觉的灵魂，支配它的主动性和感觉能力。人不但具有生殖的灵魂和感觉的灵魂，还有一个理性的灵魂，理性灵魂的所在地是心，而不是以前哲学家设想的脑子。
亚里士多德在希腊科学史上标志着一个转折点，因为他是最后提出一个整个世界体系的人，而且是第一个从事广泛经验考察的人。以前的哲学家都是在脆弱的经验基础上建立他们的广泛理论体系；这个趋向，亚里士多德在他早期的天文学著作中也曾遵循过。他的后期动物学著作则包括有大量的观察资料，而他的后继者所发展的也是这种趋向。亚里士多德曾经和柏拉图的学园相对立，建立他的吕克昂学园，这个学园后来就由他的学生狄奥弗拉斯图（Theophrastus，公元前372－287）继续主持。狄奥弗拉斯图继续他老师的生物学研究工作，对多种植物进行描述和分类。他给许多植物取的名称在近代植物学里仍旧保存着，包括他创立的一些专用名词，如Carpos指果实，Pericarpion指果壳。狄奥弗拉斯图觉察到高级植物的繁殖属于雌雄交配性质，但是这一知识在古代的后期失传了。
狄奥弗拉斯图反对在自然界中寻找目的因，主张科学关心的只是动力因。他建议科学家应当用工艺中所见到的那些过程说明自然现象，规定“我们必须一般地参考手工艺的方式来进行研究，并在自然过程和人工过程之间寻找类似之处”。狄奥弗拉斯图就是这样把闪电现象比作敲击石头发出的火花，并且设想太阳在破晓和薄暮时出现的红色，其原因和绿色木材燃烧时发出红色火焰和烟的原因差不多。
狄奥弗拉斯图之后，蓝普沙克斯人斯特拉图（Strato）从公元前287年到269年继续主持学园。斯特拉图不止观察自然，还对自然进行实验。他把一根木材在加热前后都称过，发现烧出来的木炭和原来木头一样大小，但是轻了。斯特拉图因此设想有物质离开了木材，留下许多小孔。在另一项实验中，他证明部分抽空的容器会吸进水分，这个现象他认为是水填满空气微粒之间空隙的结果。斯特拉图认为物体一般都由微粒形成，中间存在空隙。他论证说，如果中间没有空隙，光就不能透过水和空气，热也不会由一个物体传给另一个物体。
据说斯特拉图是亚里士多德《气象学》第四卷的作者，这本书是亚历山大里亚时期炼金术派以前的唯一研究化学问题的希腊著作。《气象学》内载有一切矿物源于地球内部蒸发出两种气体的学说。一种是烟气，具有热和干燥性质；另一种是蒸气或水气，既冷又湿。两种气体相互作用就产生各种各样的矿物，不能熔化的岩石、红色的颜料、含有较多烟气的硫和含有较多水气的金属。
斯特拉图之后，雅典的科学就很少有什么重要的成就。希腊的科学的主要中心转移到别处去了，主要是亚历山大里亚。萨摩斯人伊壁鸠鲁（Epicurus，公元前342－270）在雅典重新恢复了原子论，但是他主要是利用这个学说和宗教作斗争。月亮是自己发光还是反射太阳光的问题，他认为并不重要，主要的是强调月亮是和地球一样性质，而不是神圣的。和伊壁鸠鲁相反，斯多噶派特别是芝诺（Zeno，约公元前336－264）和阿苏斯人克利安西（Cleanthes，公元前300－225）则强调天体神圣说，认为天体控制地上人类的命运。斯多噶派采纳了人是整个宇宙缩影的见解，并设想世界不论大小都由一个绝对力量统治着。宇宙的统治力量是太阳，而不是亚里士多德派所认为的原动天，因为太阳是大宇宙的器官，等于心脏是小宇宙（即人）的统治力量一样。这样一种导源于古代美索不达米亚专制主义的见解，在希腊新兴帝国时期和后来的罗马帝国时期，是有相当吸引力的。
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