在天文學方麵，泰勒斯作了很多研究，他對太陽的直徑進行了測量和計算，結果他宣布太陽的直徑約為日道的七百二十分之一。這個數字與現在所測得的太陽直徑相差很小。他在計算後得知，按照小熊星航行比按大熊星航行要準確得多，他把這一發現告訴了那些航海的人。通過對日月星辰的觀察和研究，他確定了三百六十五天為一年，在當時沒有任何天文觀察設備的情況下，出這樣的發現是很了不起的。
在天文學領域，他更為人們所津津樂道的就是正確的解釋了日食的原因，並曾預測了一次日食，製止了一場戰爭。
當時，米底王國與兩河流域下遊的迦勒底人聯合攻占了亞述的首都尼尼微，亞述的領土被兩國瓜分了。米底占有了今伊朗的大部分，準備繼續向西擴張，但受到呂底亞王國的頑強抵抗。兩國在哈呂斯河一帶展開激烈的戰鬥，接連五年也沒有決出勝負。
戰爭給平民百姓帶來了災難，平民百姓們流離失所。泰勒斯預先推測出某天有日食，便揚言上天反對人世的戰爭，某日必以日食作警告。當時，沒有人相信他。後來果然不出所料，在公元前585年5月28日，當兩國的將士們短兵相接時，天突然黑了下來，白晝頓時變成黑夜，交戰的雙方驚恐萬分，於是馬上停戰和好，後來兩國還互通婚姻。
這次戰爭的結束，當然還有政治、經濟等方麵的原因，日食隻是起到一個“藥引”的作用。不過人們更為關心的是另一個重要的問題，泰勒斯是怎樣預知日食的呢？
後人做過種種推測和考證，一般認為是應用了迦勒底人發現的沙羅周期。一個沙羅周期等於223個朔望月，即6585.321124日或18年零11日（若其間有5年閏年則是18年零10日）。日月運行是有周期性的，日月食也有周期。日食一定發生在朔日，假如某個朔日有日食，18年11日之後也是朔日，而日月又大致回到原來的位置上，因此很有可能發生類似的現象。
——傳世佳言——
水是萬物之本源，萬物終歸於水。
在存在的萬物中，最古老的是神，因為他是非創造的，最美的是宇宙，因為它是神的造物。最大的是空間，因為它容納萬物。最迅捷的是心靈，因為它在每個地方都跑的飛快。最強大的是必然性，因為它主宰萬物。
不過一個周期之後，日月位置隻是近似相同，所以能看見日食的地點和日食的景象都可能有所變化甚至根本不發生日食。泰勒斯大概知道公元前603年5月18日有過日食，所以僥幸猜對。當然關於這件事，還有一些別的說法，沒有統一的定論。
泰勒斯在數學方麵劃時代的貢獻是引入了命題證明的思想。它標誌著人們對客觀事物的認識從經驗上升到理論，這在數學史上是一次不尋常的飛躍。在數學中引入邏輯證明，它的重要意義在於：保證了命題的正確性；揭示各定理之間的內在聯係，使數學構成一個嚴密的體係，為進一步發展打下基礎；使數學命題具有充分的說服力，令人深信不疑。
證明命題是希臘幾何學的基本精神，而泰勒斯就是希臘幾何學的先驅。他把埃及的地麵幾何演變成平麵幾何學，並發現了許多幾何學的基本定理，如“直徑平分圓周”“等腰三角形底角相等”“兩直線相交，其對頂角相等”“對半圓的圓周角是直角”“相似三角形對應邊成比例”等，並將幾何學知識應用到實踐當中去。