Наблюдая за движением звёзд и планет, Птолемей выдвинул собственную теорию вселенной, которая известна как Птолемеева модель строения солнечной системы. Птолемей пришёл к ошибочному выводу, что Земля является центром вселенной, а все остальные небесные тела вращаются вокруг неё. Он доказывал, что все свободные тела падают в центр вселенной, а все тела, которые Птолемей мог привести в пример, действительно стремились к земной поверхности. В результате теория его стала общепризнанной и практически не претерпела изменений вплоть до 15-го столетия, когда была вытеснена теорией, разработанной Николаем Коперником.
Птолемей установил порядок для объектов Солнечной системы: Земля, Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Для каждой из них были определены орбиты – окружности разного диаметра, по которым планеты вращаются
вокруг центра вселенной – Земли.
Птолемей разработал даже собственный календарь, в котором, кроме предсказаний погоды, указывал времена восходов и заходов звезд в утренние и вечерние сумерки. Он также занимался изучением оптических явлений и географическими исследованиями. Несмотря на ошибочность некоторых выводов древнего астронома, он внёс довольно весомый вклад в развитее астрономии как науки.