È dubbio se Tolomeo sia nato ad Alessandria d'Egitto o a Tolemaide. L'enciclopedismo dei suoi interessi è attestato dalle diverse opere sopravvissute; ma sulla sua vita si sa solo che compì osservazioni astronomiche fra il 127 e il 141 d.C. e che probabilmente fu attivo nel Museo d'Alessandria. L'opera più nota, la Composizione matematica o Almagesto (circa 140 d.C.), in tredici libri, si situa all'apogeo dell'astronomia alessandrina. Provate l'immobilità e la centralità della Terra nell'universo, Tolomeo espone i modelli geometrici planetari con cui gli astronomi si confronteranno fino al XVI secolo. Per spiegare i moti in longitudine dei pianeti, egli rende eccentrici i deferenti della teoria epiciclica di Apollonio di Perge e introduce l'equante. Per interpretare anche gli spostamenti in latitudine dei pianeti inclina deferenti ed epicicli. In due lavori successivi: le Tavole Manuali e l'Ipotesi sui pianeti, Tolomeo compendia per un uso pratico le tavole numeriche dell'Almagesto e delinea l'architettura dell'universo. Racchiusi nella sfera delle stelle fisse, i modelli planetari sono impacchettati sopra la Terra uno sull'altro in un ordine canonico: Luna, Mercurio, Venere, Sole, Marte, Giove e Saturno. In un terzo lavoro, i Tetrabiblos, fondendo credenze babilonesi ed egizie circa le influenze astrali sulle attività umane, Tolomeo pone le basi dell'astrologia occidentale. Due brevi opere, l'Analemma e il Planisfero, trattano specifici problemi di matematica proiettiva: determinare la lunghezza delle ombre solari su un piano e tracciare la proiezione stereografica della sfera celeste. Sulla matematica proiettiva posano pure gli otto libri della Geografia. Non solo Tolomeo caldeggia l'impiego di longitudine e latitudine per fissare i punti del globo; ma, accanto a una lista di luoghi e relative coordinate, presenta due proiezioni cartografiche per realizzare mappe fedeli delle regioni abitate. La luce e i colori formano l'oggetto dell'Ottica, un trattato in cinque libri in parte perduto. Difesa la teoria per cui la visione è dovuta a un flusso emanato dall'occhio, Tolomeo s'interessa alla riflessione della luce in specchi piani e sferici, nonché alla sua rifrazione nell'attraversare la superficie fra due mezzi trasparenti. In proposito egli trova la prima relazione matematica nota fra gli angoli dei raggi di luce rifratto e incidente. I suoi tre libri sugli Armonici documentano infine le più antiche teorie musicali.