Astrónomo
El libro que ahora se conoce generalmente como el Almagesto (de un híbrido de árabe y griego, «el más grande») fue llamado por Ptolomeo Hē mathēmatikē sintaxis («La Colección Matemática») porque creía que su tema, los movimientos de los cuerpos celestes, se podía explicar en términos matemáticos. Los primeros capítulos presentan argumentos empíricos para el marco cosmológico básico dentro del cual Ptolomeo trabajó. La Tierra, argumentó, es una esfera estacionaria en el centro de una esfera celeste mucho más grande que gira a una velocidad perfectamente uniforme alrededor de la Tierra, llevando consigo las estrellas, los planetas, el Sol y la Luna, causando así sus elevaciones y ajustes diarios. A lo largo de un año, el Sol traza lentamente un gran círculo, conocido como la eclíptica, contra la rotación de la esfera celeste. (La Luna y los planetas viajan de manera similar hacia atrás, por lo tanto, los planetas también eran conocidos como «estrellas errantes», contra las «estrellas fijas» que se encuentran en la eclíptica. La suposición fundamental del Almagesto es que los movimientos aparentemente irregulares de los cuerpos celestes son en realidad combinaciones de movimientos regulares, uniformes y circulares.
La cantidad de Almagesto original es difícil de determinar porque casi toda la literatura astronómica técnica precedente se ha perdido. Ptolomeo atribuyó a Hiparco (mediados del siglo II a.c.) elementos esenciales de su teoría solar, así como partes de su teoría lunar, mientras negaba que Hiparco construyera modelos planetarios. Ptolomeo hizo solo unos pocos comentarios vagos y despectivos con respecto al trabajo teórico durante los tres siglos intermedios, sin embargo, el estudio de los planetas sin duda hizo grandes avances durante ese intervalo. Además, la veracidad de Ptolomeo, especialmente como observador, ha sido controvertida desde la época del astrónomo Tycho Brahe (1546-1601). Brahe señaló que las observaciones solares que Ptolomeo afirmó haber hecho en 141 definitivamente no son genuinas, y hay fuertes argumentos para dudar de que Ptolomeo observó de forma independiente las más de 1000 estrellas enumeradas en su catálogo de estrellas. Lo que no se discute, sin embargo, es el dominio del análisis matemático que Ptolomeo exhibió.
Ptolomeo fue el principal responsable de la cosmología geocéntrica que prevaleció en el mundo islámico y en la Europa medieval. Esto no se debió al Almagesto, sino a un tratado posterior, Hypotheseis tōn planōmenōn (Hipótesis planetarias). En este trabajo, propuso lo que ahora se llama el sistema ptolemaico, un sistema unificado en el que cada cuerpo celeste está unido a su propia esfera y el conjunto de esferas anidadas para que se extienda sin huecos desde la Tierra hasta la esfera celeste. Las tablas numéricas en el Almagesto (que permitían calcular las posiciones planetarias y otros fenómenos celestes para fechas arbitrarias) tuvieron una profunda influencia en la astronomía medieval, en parte a través de una versión separada y revisada de las tablas que Ptolomeo publicó como Procheiroi kanones («Tablas Prácticas»). Ptolomeo enseñó a los astrónomos posteriores a utilizar observaciones cuantitativas con fechas registradas para revisar modelos cosmológicos.
Ptolomeo también intentó colocar la astrología sobre una base sólida en Apotelesmatika («Influencias Astrológicas»), más tarde conocido como Tetrabiblos por sus cuatro volúmenes. Creía que la astrología es una ciencia legítima, aunque inexacta, que describe los efectos físicos de los cielos en la vida terrestre. Tolomeo aceptó la validez básica de las doctrinas astrológicas tradicionales, pero revisó los detalles para reconciliar la práctica con una concepción aristotélica de la naturaleza, la materia y el cambio. De los escritos de Ptolomeo, el Tetrabiblos es el más extraño para los lectores modernos, que no aceptan el pronóstico astral y una cosmología impulsada por la interacción de cualidades básicas como calor, frío, húmedo y seco.