阿基米德在力學方麵的成績最為突出，他係統並嚴格地證明了杠杆定律，為靜力學奠定了基礎。在總結前人經驗的基礎上，阿基米德係統地研究了物體的重心和杠杆原理，提出了精確地確定物體重心的方法，指出在物體的中心處支起來，就能使物體保持平衡。阿基米德曾說過：“假如給我一個支點，我就能推動地球。”
阿基米德確定了拋物線弓形、螺線、圓形的麵積以及橢球體、拋物麵體等各種複雜幾何體的表麵積和體積的計算方法。在推演這些公式的過程中，他創立了“窮竭法”，即我們今天所說的逐步近似求極限的方法，因而被公認為微積分計算的鼻祖。他用圓內接多邊形與外切多邊形邊數增多、麵積逐漸接近的方法，比較精確地求出了圓周率。麵對古希臘繁冗的數字表示方式，阿基米德還首創了記大數的方法，突破了當時用希臘字母計數不能超過一萬的局限，並用它解決了許多數學難題。阿基米德被後來的數學家尊稱為“數學之神”，在人類有史以來最重要的三位數學家中，阿基米德占首位，另兩位是牛頓和高斯。
阿基米德在天文學方麵也有出色的成就。除了前麵提到的星球儀，他還認為地球是圓球狀的，並圍繞著太陽旋轉，這一觀點比哥白尼的“日心地動說”要早一千八百年。限於當時的條件，他並沒有就這個問題作深入係統的研究，但早在公元前3世紀就提出這樣的見解，是很了不起的。
在阿基米德晚年時，羅馬軍隊入侵敘拉古，阿基米德指導同胞們製造了很多攻擊和防禦的作戰武器。當侵略軍首領馬塞勒塞率眾攻城時，他設計的投石機把敵人打得哭爹喊娘。他製造的鐵爪式起重機，能將敵船提起並倒轉。
另一個難以置信的傳說是，他曾率領敘拉古人民手持凹麵鏡，將陽光聚焦在羅馬軍隊的木製戰艦上，使它們焚燒起來。羅馬士兵在這頻頻的打擊中已經心驚膽戰，草木皆兵。一見到有繩索或木頭從城裏扔出，他們就驚呼“阿基米德來了”，隨後抱頭鼠竄。
羅馬軍隊被阻入城外達三年之久。公元前212年，羅馬人趁敘拉古城防務稍有鬆懈，大舉進攻闖入了城市。此時，七十五歲的阿基米德正在潛心研究一道深奧的數學題。一個羅馬士兵闖入，用腳踐踏了他所畫的圖形，阿基米德憤怒地與之爭論，殘暴無知的士兵舉刀一揮，一位璀璨的科學巨星就此隕落了。