При описании конкретных астрономических и метеорологических явлений Демокрит во многом следовал Анаксагору. В то же время от Анаксагора (и Эмпедокла) его отличает концепция множественности миров, которые могут сильно отличаться от нашего. Некоторые миры оказываются лишенными Солнца и Луны, в других Солнце и Луна больше наших или же имеются в большем числе; могут возникать и такие миры, которые не имеют животных и растений и вовсе лишены влаги. Миры образуются на разных расстояниях друг от друга и в разное время; одни только еще зародились, другие (как, например, наш мир) находятся в расцвете, а третьи разрушаются. Причиной гибели миров могут быть их столкновения друг с другом.
В основе этой величественной и не имевшей себе прецедентов в истории греческой мысли картины мироздания лежали определенные методологические предпосылки. Одной из них была идея необходимости, определявшей все происходящее в мире. В единственном дошедшем до нас отрывке, приписываемом Левкиппу, мы читаем: «Ни одна из вещей не возникает попусту, но все совершается по закону и в силу необходимости. Эту необходимость, однако, не следует понимать в духе механистического детерминизма Нового времени. Совершающимся по необходимости греки называли то, что происходит как под влиянием внешних воздействий, так и в. силу внутренних причин, присущих самому процессу (т. е. «по природе»), но только не в результате чьего-либо ведения или решения, все равно — божеского или человеческого. Большую роль в сочинениях Демокрита играла также идея причинности, об интересе Демокрита к исследованию причин свидетельствует ряд заглавий его сочинений («Причины небесных явлений», «Причины, относящиеся к животным», «Причины смешанного рода» и т. д.). Для историка физики представляет интерес, что Демокрит пытался обосновать атомистику с помощью аргументов, основанных на наблюдениях над реальными процессами (например, над сжимаемостью тел).
Интересна демокритовская концепция происхождения живых существ. Первоначально Земля была влажной, илоподобной; в этом иле под влиянием теплоты возникло брожение или гниение, порождавшее пузыри, в которых зародились первые живые существа. Как и Эмпедокл, Демокрит полагал, что первоначально наряду с существующими теперь видами образовались уроды и чудовища, но они оказались неприспособленными к жизни и к размножению и потому вымерли. Те же, которые выжили, стали в дальнейшем размножаться путем совокупления. В зависимости от различия атомов, образующих тела этих существ, одни из них стали летать, другие плавать в воде, третьи жить на суше. На долю человека пришлось больше тепла и мелких, круглых атомов, чем на долю других организмов, поэтому человек ходит прямо и касается земли только двумя ступнями.
Душа, по Демокриту, состоит из мелких шарообразных совершенно гладких и очень подвижных атомов, тождественных атомам огня. Душа имеется не только у человека и животных, но также у растений. Она не сосредоточена в какой-то одной части организма, но распределена по всему телу, причем между каждыми двумя атомами души находятся атомы других веществ. Благодаря душе организм способен двигаться, ощущать, испытывать эмоции и мыслить. Мыслительная функция осуществляется частью души, находящейся в головном мозге, прочие функции — атомами души, разлитыми по другим органам. Душа сохраняется в теле и увеличивается благодаря дыханию, но она умирает вместе со смертью тела, рассеиваясь в пространстве. Атомы души носятся в воздухе повсюду; соединяясь вместе, они образуют пламя, попадая же в тело, они включаются в состав души данного живого существа.
В основе демокритовской теории ощущений лежит представление об «образах» (cidola). Развивая взгляды Эмпедокла, Демокрит полагал, что от каждого тела во все стороны исходят истечения, представляющие собой тончайшие слои атомов, отделяющихся от поверхности тела и несущихся в пустоте с величайшей скоростью. Эти-то истечения Демокрит и называл «образами»; они попадают в глаза и другие органы чувств и оказывают действие на подобные им атомы, находящиеся в нашем теле (по принципу «подобное действует па подобное»); это действие передается затем атомам души. Все ощущения и восприятия являются результатом взаимодействия атомов, из которых составлены образы, с атомами соответствующих органов чувств. Так, ощущение белого цвета вызывают в нашем глазу гладкие атомы, черного — шероховатые. Но если те же гладкие атомы, которые в глазу вызывали ощущение белого цвета, попадут на язык, они вызовут ощущение сладости, а попав в нос — ощущение благовония.