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托勒密生于公元1世纪末，是古希腊最后一位伟大的天文学家，他也接受了地心论，认为地球处在宇宙的正中心。他做出的贡献是：建立了首个以数学方法描述和预测太阳与诸行星的运动的宇宙模型。这个模型似乎解答了一个困扰了古希腊人近1400年之久的谜题：如果地球的确位于宇宙中心，行星也的确环绕着地球运行，那以天球上固定不动的“恒星”为参照，为什么有时会观察到行星向后运动呢？
托勒密虽然对地心论深信不疑，但为了给诸天体的运动以数学解释，他不得不暂时违背自己的信念，假定地球并不处于行星运行轨道的正中。他和他的拥护者从实用主义角度出发，很快就接受了这个假定。他们将这一位置命名为“偏心”（eccentric），并视其为地心说理论中一个待弥补的小瑕疵。
托勒密同时使用了3个几何概念建立模型：第一个是偏心，第二个是“本轮”（epicycle），这两者都不是他首创的概念。本轮指行星并非直接沿大圆轨迹环绕着地球运行，而是沿小圆轨迹（本轮）运行，本轮又在一个更大的、以地球为焦点的偏心圆轨道[即“均轮”（deferent）]上运行。这也解释了“行星逆行”（retrograde motion）的现象（有时行星看上去像是向后运行）的成因。
他创造的第三个概念——偏心匀速点（equant）——则前所未有。托勒密以此来解释为什么从地球上观测时，行星的运行有时并非匀速，而是忽快忽慢。他提出，本轮的圆心在更大的圆周轨道，即均轮上运行，但并不与均轮的偏心或地球本身相对应，而是与二者之外的第三点—偏心匀速点—相对应。也只有在偏心匀速点上进行观测时，被观测行星看上去才是在做匀速运动。
托勒密创造的这3个数学概念——本轮、偏心与偏心匀速点——对纯粹主义者而言，既复杂又惹人生厌，但其较为合理地解释了天文学中某些困扰人们许久的难题，例如行星逆行现象，以及行星的亮度会多次上升并靠近地球的原因。这些概念使当时的天文学者得以预测行星的位置，得出的结果也与使用现代日心论宇宙观（即行星以椭圆轨道环绕太阳运行）的预测结果更接近。
托勒密的地心论模型先传入了中东地区，随后又传向了西欧。它被赋予了宗教意义，胆敢质疑它的学者则会被僵化的天主教会镇压处决。但到1008年，阿拉伯天文学者开始质疑托勒密的数据与思想的真实性。一个世纪之后真相大白：为了使数据与自己的理论吻合，托勒密篡改了其中的一部分。
托勒密的地心论模型没有将地球置于行星运行轨道的正中心，并较为合理地解释了行星逆行现象的成因。
托勒密出生于埃及，那里当时是罗马帝国的一个行省。他的姓氏“克劳狄乌斯”（Claudius）具有浓厚的罗马风格，但他的拉丁语名字“托勒麦乌斯”（Ptolemaeus）则暗示了他有希腊血统，而且他写作时用的也是希腊语。他把观测天象的地点选定在亚历山大港（Alexandria），因为那里有雄伟的亚历山大图书馆，在当时它吸引着各个学科的研究者。
在托勒密开始做研究之前，从希帕克斯开始算起，古希腊的天文学研究有整整200年的空白期。今天我们能知道希帕克斯的成就，全归功于托勒密的记载。托勒密是出色的整合者，他承认自己在解释宇宙运行的规律时参考了前人的理论。