شهر یونانی میلتوس در آغاز دورهٔ کلاسیک، نقش مهمی در شکلگیری فلسفه و اندیشهٔ علمی ایفا کرد. فیلسوفان این شهر نخستین کسانی بودند که تلاش کردند جهان را بدون تکیه بر اسطورهها و خدایان، با روشهای طبیعی توضیح دهند.
ثالس اولین فیلسوفی بود که منشأ هستی را در عنصر طبیعی «آب» جستوجو کرد. به باور او:
ثالس نهتنها فلسفه، بلکه ریاضیات و نجوم را نیز تحت تأثیر قرار داد. قضیهٔ هندسی مشهور به «قضیهٔ ثالس» از آثار اوست.
شاگرد ثالس، آنکسیماندر، نظریهای انتزاعیتر ارائه کرد. او عقیده داشت هیچ عنصر شناختهشدهای مانند آب نمیتواند پایهٔ هستی باشد، بلکه باید عنصر دیگری ماورای عناصر طبیعی وجود داشته باشد.
او این عنصر را اپایرون نامید، بهمعنای بینهایت و بیمرز. ویژگیهای آن از نگاه او عبارتند از:
این نظریه نخستین تلاش برای تعریف یک مفهوم انتزاعی بهعنوان بنیاد وجود بود.
سومین فیلسوف بزرگ مکتب میلتوس، آنکسیمنس، به عنصر قابل مشاهدهتری توجه کرد. او باور داشت که «هوا» مادهٔ اصلی جهان است، زیرا ویژگیهای زیر را دارد:
نظریهٔ او شباهتهایی با مفاهیم مدرن دربارهٔ حالات ماده دارد و تلاشی تجربی برای تبیین پدیدههای طبیعی بود.
ثالس، آنکسیماندر و آنکسیمنس با تحلیل علمی و فلسفی هستی، پایههای اندیشهٔ عقلگرایانه را بنا نهادند. تلاش آنان برای یافتن «عنصر اولیه» منشأ رشد فلسفهٔ طبیعت بود.
این سه فیلسوف مسیر طبیعیگرایی مادهگرایانه را گشودند که بعدها بر افلاطون، ارسطو و حتی اندیشهٔ علمی مدرن تأثیر گذاشت.