原子论的创始者是留基波和德谟克里特两个人。这两个人是很难区别开来的，因为他们通常总是被人相提并论，而且显然地留基波的某些作品后来还被认为是德谟克里特的作品。
留基波的鼎盛期似乎约当公元前440年，他来自米利都，继承了与米利都相联系着的科学的理性主义的哲学。他受了巴门尼德和芝诺很大的影响。关于他，人们知道得非常少，以致于有人认为伊壁鸠鲁（德谟克里特后期的一个追随者）曾经断然否认过他的存在，而且有些近代的学者还重新提出这种理论来。然而亚里士多德的著作中有很多提到他的地方，因而如果他仅仅是一个神话而竟然会出现这么多的引征（包括对原文的引文），那就似乎是令人难于置信的了。
德谟克里特则是一个更加确定得多的人物了。他是色雷斯的阿布德拉地方的人；至于他的年代，他曾说过阿那克萨哥拉年老的时候（可以说约当公元前432年左右）他还很年青，所以人们认为他的鼎盛期是公元前420年左右。他广泛地游历过南方与东方的许多国度，追求着知识；他也许在埃及渡过相当的时间，他还一定到过波斯的。然后他就回到阿布德拉，终老于此。策勒尔称他"在知识的渊博方面要超过所有的古代的和当代的哲学家，在思维的尖锐性和逻辑正确性方面要超过绝大多数的哲学家"。
德谟克里特是苏格拉底和智者们同时代的人，因此根据纯粹编年的理由，就应该在我们的这部历史里放在稍后一点，但是困难在于他是很难和留基波分开的。根据这种理由我就要在苏格拉底和智者以前先来考虑他，虽说他的哲学有一部分就是为了答复他的同乡而且是最杰出的智者普罗泰戈拉的。普罗泰戈拉访问雅典的时候，曾受到热烈的欢迎；而另一方面德谟克里特却说，"我到了雅典，可是没有一个人知道我"。他的哲学在雅典有很长的时期是为人忽视的；伯奈特说"我们不清楚柏拉图是否知道有关德谟克里特的任何事情……另一方面，亚里士多德是很知道德谟克里特的，因为他也是一个来自北方的伊奥尼亚人"。柏拉图的对话录里从来没有提到过他，但据第欧根尼·拉尔修说，柏拉图非常之讨厌他，以致想把他的全部著作都烧光。希斯把他作为一位数学家而推崇得很高。
留基波和德谟克里特两人的共同哲学的基本观念是出于留基波的，但是就理论的形成而言，就不大可能把他们两个人分开了；而且对我们来说，也无需这样做。留基波——如果不是德谟克里特的话——试图调和以巴门尼德与恩培多克勒分别为其代表的一元论与多元论而走到了原子论。他们的观点极其有似于近代科学的观点，并且避免了大部分希腊的暝想所常犯的错误。他们相信万物都是由原子构成的，原子在物理上——而不是在几何上——是不可分的；原子之间存在着虚空；原子是不可毁灭的；原子曾经永远是，而且将继续永远是，在运动着的。原子的数目是无限的，甚至于原子的种类也是无限的，不同只在于形状和大小。亚里士多德说过，按照原子论者的说法，原子在热度方面也是不同的，构成了火的球状原子是最热的；至于在重量方面，他引过德谟克里特的话：“任何不可分割的越占优势，则重量越大”。然而原子究竟有没有重量这个问题，在原子论派的理论里一直是一个有争论的问题。
原子是永远运动着的；但是关于原始运动的特性，则注疏者们有不同的意见。有的人，尤其是策勒尔，认为原子是被想象为永远在降落着的，而愈重的原子就降落得愈快；于是它们就赶上了较轻的原子，就发生了冲撞，并且原子就象台球一样地折射回来。这一定就是伊壁鸠鲁的观点；伊壁鸠鲁的理论在很多方面都是基于德谟克里特的理论的，同时又颇不高明地努力要顾及到亚里士多德的批评。但是有相当的理由可以设想，重量并不是留基波和德谟克里特的原子的本来的性质。在他们的观点里，倒更有可能似乎是原子起初是在杂乱无章地运动着，正象现代气体分子的运动理论那样。德谟克里特说在无限的虚空里既没有上也没有下，他把原子在灵魂中的运动比做没有风的时候的尘埃在一条太阳光线之下运动。这是比伊壁鸠鲁更为明智得多的看法，并且我认为我们可以假定这就是留基波和德谟克里特的看法。由于冲撞的结果，原子群就形成了漩涡。其余的过程则大致有如阿那克萨哥拉所说的一样，然而他对于漩涡加以机械的解释而不以心的作用来解释，则是一个进步。
在古代，通常总是谴责原子论者们把万物都归之于机缘。正好相反，原子论者乃是严格的决定论者，他们相信万物都是依照自然律而发生的。德谟克里特明白地否认过任何事物可以由于机缘而发生。人们都知道留基波——虽说这个人是否存在还有问题——曾经说过一件事：“没有什么是可以无端发生的，万物都是有理由的，而且都是必然的。”的确他并没有说明何以世界自始就应该是它所原有的那种样子，这一点或许可以归之于机缘。但是只要世界一旦存在，它的继续发展就是无可更改地被机械的原则所确定的了。亚里士多德和别人都指摘他和德谟克里特并没有说明原子的原始运动，但是在这一点上原子论者要比批其他们的人更科学得多。因果作用必须是从某件事物上开始的，而且无论它从什么地方开始，对于起始的预料是不能指出原因的。世界可以归之于一位创世主，但是纵令那样，创世主的自身也是不能加以说明的。事实上，原子论者的理论要比古代所曾提出过的任何其他理论，都更近于近代科学的理论。
与苏格拉底、柏拉图和亚里士多德不同，原子论者力图不引用目.的.或.最.终.因.的观念来解释世界。一桩事情的“最终因”乃是另一件未来的事，这桩事情就是以那件未来的事为目的而发生的。这种概念是适用于人事方面的。面包师为什么要做面包？因为人们会饥饿。为什么要建造铁路？因为人们要旅行。在这种情况中，事物就可以用它们所服务的目的来加以解释。当我们问到一件事“为什么”的时候，我们指的可以是下列两种事情中的一种，我们可以指：“这一事件是为着什么目的而服务的？”或者我们也可以指：“是怎样的事前情况造成了这一事件的？”对前一个问题的答案就是目的论的解释，或者说是用最终因来解释的；对于后一问题的答案就是一种机械论的解释。我看不出预先怎么能够知道科学应该问的是这两个问题中的哪一个？或者，是不是两个都应该问？但是经验表明机械论的问题引到了科学的知识，而目的论的问题却没有。原子论者问的是机械论的问题而且做出了机械论的答案。可是他们的后人，直到文艺复兴时代为止，都是对于目的论的问题更感兴趣，于是就把科学引进了死胡同。关于这两个问题，却都有一条界限往往被人忽略了，无论是在一般人的思想里也好，还是在哲学里也好。两个问题没有一个是可以用来确切明白地问到实在的全体（包括上帝）的，它们都只能问到它的某些部分。至于目的论的解释，它通常总是很快地就达到一个创世主，或者至少是一个设计者，而这位创世主的目的就体现在自然的过程之中。但是假如一个人的目的论竟是如此之顽强，而一定要继续追问创世主又是为着什么目的而服务的，那末，十分显然他的问题就是不虔敬的了。而且，这也是毫无意义的，因为要使它有意义，我们就一定得设想创世主是被一位太上创世主所创造出来的，而创世主就是为这位太上创世主的目的而服务的。因此，目的的概念就只能适用于实在的范围以内，而不能适用于实在的全体。
一种颇为类似的论证也可以用于机械论的解释。一件事以另一件事为其原因，这另一件事又以第三件事为其原因，如此类推。但是假如我们要求全体也有一个原因的话，我们就又不得不回到创世主上面来，而这一创世主的本身必须是没有原因的。因此，一切因果式的解释就必定要有一个任意设想的开端。这就是为什么在原子论者的理论里留下来原子的原始运动而不加以说明，并不能算是缺欠了。
不应当设想原子论者提出来的理论的理由完全是经验的。原子理论在近代又复活了，用以解释化学上的事实，但是这些事实希腊人并不知道。在古代，经验的观察与逻辑的论证二者之间并没有什么很显著的区别。的确，巴门尼德是轻视观察到的事实的，但是恩培多克勒和阿那克萨哥拉却把他们大部分的形而上学和对于滴漏与转水车的观察结合在一起。直到智者时代为止，似乎还没有一个哲学家曾经怀疑过一套完整的形而上学和宇宙论是由大量的推理与某些观察相结合就可以建立起来的。原子论者非常幸运地想出了一种假说，两千多年以后人们为这种假说发见了一些证据，然而他们的信念在当时却是缺乏任何稳固的基础的。正象他那时别的哲学家们一样，留基波也一心想发见一种方式可以调和巴门尼德的论证与明显的运动和变化的事实。正如亚里士多德说的：
“虽然这些见解（巴门尼德的见解）在辩证的讨论里似乎进行得很有逻辑，然而只要考虑一下事实就会看出，如果相信它们那就显得和疯狂相去无几了。因为确乎没有一个狂人能够丧失心智到这种地步，竟至会设想火和冰是一：惟有对于介乎是正确与习惯上似乎是正确这二者之间的东西，才会有人疯狂到看不出差别来。
“可是，留基波以为他有一种与感官－知觉相调和的理论，既可以不取消生成与毁灭，也可以不取消运动与事物的多重性。他向知觉中的事实作出了这些让步：另一方面他又向一元论者让步，承认不能有没有虚空的运动，结果就有了一种被他表述如下的理论：虚空是一种不存在，而存在的任何部分都不是不存在；因为存在就这个名辞的严格意义来说，乃是一种绝对的充满，可是这种充满却不是一；反之它是一种多，这种多为数无穷而且由于体积极小所以是看不见的。这些多.就在虚空中运动（因为虚空是存在的）：于是它们由于联合就产生了生.成.，由于分离而就产生了毁灭。此外只要当它们偶然相接触时（因为这里它们不是一）它们就起作用并且被作用，由于聚合在一片互相纠缠，它们就可以繁殖。另一方面从真正的一.绝不能出现多，从真正的多也绝不能出现一：这是不可能的事。”
我们可以看出有一点是大家一直都同意的，那就是：在充满之中不能有运动。而在这一点上大家却都错了。在充满里可以有循环的运动，只要它是一直不断地存在着。这种观念是说一件事物只能运动到一个空虚的位置上去，而在充满里则没有空虚的位置。也许可以很有效地论证说，运动决不能在充满之内开始；但是决不能很有效地说，运动是完全不能出现的。然而对希腊人来说，似乎一个人必须要末就接受巴门尼德的不变的世界，要末就得承认虚空。
巴门尼德反对“不存在”的论证，在逻辑上似乎用之于反对虚空也同样是无可反驳的；并且在仿佛是没有东西的地方却还有空气的存在，这一发现就更加强了巴门尼德的论证（这是常见的逻辑与观察相混淆的一例）。我们可以把巴门尼德式的立场表示如下：“你说有虚空；因此虚空就不是无物；因此它就不是虚空”。我们不能说原子论者已经答.复.了这一论证；他们仅仅宣称他们认为应该略掉这一点，理由是运动乃是一件经验中的事实，因此就必.定.有虚空，无论它是多么地难于想象。
让我们来考查一下这个问题后来的演变历史。避免这一逻辑困难的最初的最显著的办法就是把物质和空间区分开来。按照这种看法，空间并不是无物，而是具有容器的性质；它的某一部分可以是，也可以不是，充满了物质的。亚里士多德说（《物理学》，208b）：“虚空存在的理论就包含着位置的存在，因为一个人可以把虚空定义为抽掉物体之后的位置”。这种观点被牛顿以极其明确方式提了出来，牛顿肯定绝对空间的存在，因而就区别开了绝对运动与相对运动。在哥白尼学说的论战里，双方（不管他们是怎么样地没有认识到这一点）都是接受了这种见解的，因为他们认为：说“天体从东向西旋转”和说“地球从西向东转动”这两种说法是不同的。但如果一切运动都是相对的，那末这两种叙述就仅仅是同一件事物的不同说法罢了，就象是说“约翰是詹姆士的父亲”和“詹姆士是约翰的儿子”一样。但是如果一切运动都是相对的，并且空间是非实质的，那末我们手里就留下来巴门尼德式的反对虚空的论证了。
笛卡儿的论证和早期希腊哲学家的论证正好是同样的，他说广袤是物质的本质，因此处处都有物质。广袤对于笛卡儿，乃是一个形容词，而不是一个实体字；它的实体字便是物质，而没有它的实体字它就不能存在。空虚的空间对于他说来，正象是说幸福而可以没有一个幸福的感受者是同样地荒谬。莱布尼兹的立场多少有些不同，他也相信有充满，可是他以为空间仅只是种种关系的一个体系。在这个题目上他和牛顿（由克拉克出面来代表）之间有过一场著名的争论。这个争论在爱因斯坦的时代以前始终悬而未决，但是爱因斯坦的理论把胜利决定性地给予了莱布尼兹。
近代的物理学家虽然仍然相信物质在某种意义是原子的，但是并不相信有空虚的空间。就在没有物质的地方，也仍然有着某.种.东.西.，特别是光波。物质已经不复具有它在哲学中通过巴门尼德的论证所获得的那种崇高的地位了。它并非是不变的实体，而仅仅是事件集合的一种方式。有些事件属于可以被我们认为是物质事物的集群；另有些事件，例如光波，则不是。唯有事件才是世界的材.料.，而每一事件都是为时极其短促的。在这一点上，近代的物理学是站在赫拉克利特的那一边而反对巴门尼德的。但是在爱因斯坦和量子论以前，它却始终是站在巴门尼德那一边的。
至于空间，近代的观点是：空间既不是一种实体，象牛顿所说的那样并且象留基波和德谟克里特所应该说的那样，也不是伸展着的物体的一个形容词，象笛卡儿所想的那样，而是种种关系的一个体系，象莱布尼兹所说的那样。现在还一点都不清楚，这种观点是不是能与虚空的存在相符合。或许就抽象的逻辑来说，它是可以与虚空相调和的。我们可以说在任何两件事物之间总有一定的或大或小的距离，而这一距离并不蕴含着有中间事物的存在。可是这样的一种观点在近代物理学里是无法应用的。自从爱因斯坦以后，距离只是存在于事件之间，而不是存在于事物之间了，并且它还既包括着时间也包括着空间。它在本质上是一种因果的概念，并且在近代物理学里作用是不会隔着距离的。然而这一切毋宁都是根据经验的理由，而非根据逻辑的理由。此外，近代的看法除非是以微分方程式便无法表述，因此它是古代哲学家们所不会理解的。
因而原子论派的观点之逻辑发展的结果便似乎是牛顿的绝对空间的理论，这种理论遇到的困难乃是必须把实在归之于“不存在”。对于这种理论并没有任何逻辑上的反对理由。主要的反对理由就是绝对空间乃是绝对不可知的，因此在经验科学中就不可能是一种必要的假设。更实际的反对理由就是，物理学没有它也能前进。但是原子论派的世界在逻辑上仍然是可能的，并且要比任何其他古代哲学家的世界都更接近于实际的世界。
德谟克里特相当详尽地完成了他的理论工作，并且其中有些工作是非常有趣的。他说每个原子都是不可渗透的、不可分割的，因为它里面没有虚空。当你用刀切苹果的时候，刀必须找到有一个可以插进去的空虚的地方；如果苹果里没有虚空，它就会是无限地坚硬，于是在物理上就会是不可分割的。每个原子内部是不变的，事实上原子就是一个巴门尼德式的“一”。原子所作的唯一事情就是运动和互相冲撞，以及有时候，当它们恰好具有能够互相钳合的形状时，结合在一起。原子有着各种各样的形状；火是由小球状的原子构成的，灵魂也是如此。原子由于冲撞就形成了漩涡，漩涡就产生了物体，并且终于产生了世界。有着许多的世界，有些世界在生长，有些则在衰亡；有些可能没有日和月，有些可能有着几个日和月。每个世界都有开始和终了。一个世界可以由于与另一个更大的世界相冲撞而毁灭。这种宇宙论可以总括在雪莱的诗里：
世界永远不断地在滚动自它们的开辟以至毁灭，象是河流里面的水泡闪灼着、爆破着、终于消逝。生命就从原始的泥土里发展出来。一个生活体全身处处都有一些火，但是在脑子里或者在胸中火最多。（在这一点上，权威们的意见是分歧的。）思想也是一种运动，从而也可以造成别的地方的运动。知觉和思想都是生理过程。知觉有两种，一种是感性的，一种是悟性的。后一种知觉仅仅有赖于被知觉的事物，而前一种知觉则同时还要有赖于我们的感官，所以很容易欺骗我们。德谟克里特和洛克一样，也认为有些性质如温暖、美味与颜色实际上并不是在客体之内而只是由于我们感觉器官的作用，但是有些性质如重量、密度与硬度则实际上是在客体之内的。
德谟克里特是一个彻底的唯物主义者；我们已经知道，在他看来灵魂是由原子组成的，思想也是物理的过程。宇宙之中并没有目的；只有被机械的法则所统驭着的原子。他不相信流俗的宗教，他反驳过阿那克萨哥拉的nous（心，理智）。在伦理学方面，他认为快乐就是生活的鹄的，并且认为节制与修养就是获得快乐最好的手段。他不喜欢任何激烈的热情的事物；他不赞许恋爱，因为他说那就包含着意识可能被欢乐所颠倒。他重视友谊，但是把女人想得很坏，并且也不愿意有小孩子，因为对孩子们的教育会搅乱哲学的。在所有这些方面，他都非常象杰罗姆·边沁；他对于希腊人所称之为民主的东西也有着同样的爱好。德谟克里特——至少我的意见如此——是避免了后来曾经损害过所有古代和中世纪思想的那种错误的最后一个哲学家。我们迄今为止所探讨过的所有的哲学家们，都曾致力于一种无所为而为的努力想要了解世界。他们想象中的了解世界要比实际的情形轻而易举得多，但是没有这种乐观主义他们就不会有勇气做出开端来的。他们的态度只要并不是仅仅体现他们时代的偏见的时候，大体上可以说是真正科学的。但它不仅仅是科学的；它还是富于想象的、生平蓬勃的，并且充满了冒险的乐趣。他们对一切事物都感到兴趣，——流星和日月蚀、鱼和旋风、宗教和道德；他们结合了深沉的智慧和赤子的热诚。
自此而后，尽管有着空前无比的成就，然而却呈现了某些衰落的最初萌芽，然后就是逐渐地衰颓。德谟克里特以后的哲学——哪怕是最好的哲学——的错误之点就在于和宇宙对比之下不恰当地强调了人。首先和智者们一片出现的怀疑主义，就是引导人去研究我们是如.何.知道的，而不是去努力获得新知识的。然后随着苏格拉底而出现了对于伦理的强调；随着柏拉图又出现了否定感性世界而偏重那个自我创造出来的纯粹思维的世界；随着亚里士多德又出现了对于目的的信仰，把目的当作是科学中的基本观念。尽管有柏拉图与亚里士多德的天才，但他们的思想却有着结果证明了是为害无穷的缺点。从他们那时候以后，生平就萎缩了，而流俗的迷信便逐渐地兴起。做为天主教正统教义胜利的结果，就出现了部分的新面貌；但是要一直等到文艺复兴，哲学才又获得了苏格拉底的前人所特有的那种生平和独立性。