Библиотека, как и сам мусейон, испытала те же удары судьбы, что и вся Александрия в целом. Считается, что библиотека первый раз сгорела в 47 г., во время войны Цезаря против Птолемея XIV. Сейчас ряд исследователей оспаривает этот факт. Сама версия проистекает из описаний историка Диона Кассия. Он упоминает, что сгорели «склады», или «кладовые», книг. Может быть, речь идет о книжных лавках (такие были в Александрии) или о тюках книг, лежавших на пристани. Дело в том, что пожар возник, когда Цезарь — он сам пишет об этом — поджег египетский флот и огонь перебросился на набережную. Сама библиотека находилась относительно далеко от берега. Другие объясняют это тем, что сгорела старая библиотека (в мусейоне), поскольку она располагалась ближе к заливу.
Достоверно известно, что и библиотека, и сам мусейон сгорели в 273 году н. э., во времена римского императора Аврелиана. Он вел тогда войну с царицей государства Пальмиры Зенобией. Позже библиотека и мусейон были восстановлены. Но далее их судьба теряется в бурных событиях того времени. Ряд исследователей, однако, считает, что ко времени завоевания Египта арабами библиотека и мусейон еще существовали.
Александрия дала миру блестящую плеяду ученых. Здесь работал Эвклид, предопределивший развитие геометрии на последующие 2 тыс. лет. Географ и историк Эратосфен доказывал, что земля круглая, и высчитал ее окружность с очень небольшой ошибкой — всего на 50 км. Он составил довольно точное для его времени географическое описание мира. Эратосфен проявил критическое отношение к географии греческих мифов и литературных памятников. Он высмеивал тех, кто, например, полностью принимал на веру географические описания в «Одиссее» и «Илиаде». Это было расценено многими как неуважение к священным теням классиков и чуть ли не как подкоп под религию. Эратосфен подвергался осуждению за это со стороны многих писателей того времени и позже, во времени Римской империи. Наконец, он интересовался хронологией. И пытался поставить ее на серьезную основу, изучая и сравнивая документы. Так он определил дату Троянской войны (около 1180 г. до н. э., что было подтверждено современными исследованиями). Эратосфен выработал юлианский календарь. Он был введен во всей Римской империи. Как и современный григорианский, он исходил из 365 дней в году (у Эратосфена 365 с четвертью).
Может быть, самой интересной и яркой фигурой Александрийского периода был астроном Аристарх Самосский. Он выдвинул гипотезу о вращении Земли вокруг Солнца, которое, по его определению, было в 300 раз больше нашей планеты. Земля, по его мнению, совершала это вращение в течение года, а также оборачивалась вокруг своей оси за один день. Таким образом, он был Коперником античности. Он сделал тот же вывод, что и великий поляк через 16 столетий. Кстати, и сам Коперник в своих трудах ссылается на его исследования, отмечая, что они побудили его подумать о движении Земли.
Гелиоцентрическая система Аристарха вызвала почти такой же гнев ретроградов, как и открытие Коперника, с той существенной разницей, что сжиганием на костре еще не пользовались в качестве научного аргумента. Борьба с теорией Аристарха продолжалась и после его смерти, причем довольно долго. Она закончилась не в пользу открывшего истину. Во II в. н. э. в той же Александрии Клавдий Птолемей создал астрономическую систему, просуществовавшую все средневековье. Она исходила из того, что Земля — центр Вселенной и она неподвижна. Идея удовлетворяла уровень знаний того времени. Казалось, она отвечала тому самому «здравому смыслу», который так часто подводил человеческую мысль. Да кроме того, эта система как нельзя больше соответствовала религиозным догмам, и в частности христианским, которые в это время широко распространяются в античном мире.
Но, несомненно, наиболее значительные успехи принадлежат медицине. Александрийская школа медицины совершила подлинный переворот в изучении человеческого тела. Особую роль сыграло то обстоятельство, что она развивалась в Египте. Дело в том, что в Греции по религиозным соображениям было категорически запрещено вскрытие человеческого тела после смерти. Это создавало тупик в изучении «человеческой механики». В Египте же, где бальзамирование и мумифицирование существовали давно, тысячелетия, такой запрет отсутствовал. Греческие медики, поселившиеся в Александрии, добились того, что и с них такой запрет был снят. Правда, только для ученых — для остальных греков это по-прежнему считалось страшным грехом. Но, так или иначе, медицина быстро пошла вперед. Наиболее крупный врач мусейона Герофил проводил публичное вскрытие человеческих трупов. Им были сделаны выдающиеся открытия. Он первый стал отличать артерии от вен, обнаружил связь головного мозга со спинным, изучал работу внутренних органов человека, исследовал глазное яблоко. Не менее крупные ученые работали в области физики, механики, биологии и других наук. Это была завершающая стадия развития науки в античном мире. Может быть, ее вершина. При римлянах дело пошло на спад. Римская империя развеяла то, что было создано. Средневековье, как холодный каземат, гноило науку. Были времена, когда чтения греческих книг или изучения греческого языка было достаточно, чтобы попасть на костер.