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托勒密时代和罗马时代是埃及前所未有的繁荣时期。托勒密王朝和罗马人通过调整一些原先由法老确立的制度，建立了一套行政系统。相比于法老时代的体系，这套体系甚至更有效地延伸到乡村。他们还扩大了灌溉系统，使埃及成了帝国的真正粮仓。三角洲的耕种面积增加到1.6万平方千米，上埃及的耕种面积增加到1万平方千米，法尤姆的耕种面积增加到1 300平方千米。法尤姆经历了惊人的发展。千百年来，法尤姆一直只是一片沼泽地，是鱼类和禽类最喜爱的栖息地。在托勒密王朝的工程人才和移民的推动下，法尤姆开始蓬勃发展，受到希腊大地主的青睐。许多新的土地拥有者是退伍军人，统治者曾向他们分发土地。
在法老时代的巅峰期，埃及的人口约为300万。到了罗马时代，这一数字可能飙升至700万，这在19世纪之前是最大数字，占罗马帝国总人口的近10%。作为希腊人和罗马人的帝国中最富饶且人口最多的地区，埃及人口的增加和耕地面积的扩大要归功于灌溉技术的进步。尽管与19世纪和20世纪的水利工程师引入的技术相比较为简单，但它们却非常有效。最值得注意的是新的汲水设备，尤其是阿基米德螺旋泵，以及被更广泛运用的桔槔和水车。桔槔和水车在早期都曾被使用过，不过到了此时才在乡村随处可见。这些设备不仅使耕作者在洪水季节能更加充分地使用尼罗河的水，而且在洪水季节结束后还能使靠近尼罗河的土地得到灌溉。
无论亚历山大走到哪里，他都建立新城市，其中很多城市都是以他自己的名字命名的。在众多以“亚历山大”为名的城市中，给他带来最大快乐的那座城市，也是最大、最有活力的那座城市，就位于埃及。建城的过程展示了建城者的众多天赋。为了建立一个面向地中海东部的贸易港口，亚历山大访问了希腊的诺克拉提斯（Naukratis），而这个地点并不令他满意。它离海太远且位置偏僻。但位于迈尔尤特湖与大海之间的一片狭长土地却完全符合他的需求。这个地方可以建造一个深水港，易守难攻，并且能吹着凉爽的海风。这位伟大的征服者在这片土地上走了一圈，用谷物标记出主要市场和主要神庙的位置。因此，公元前331年，在地中海沿岸的埃及小村拉科提斯（Rhakotis）附近，亚历山大城拔地而起，正对着尼罗河的一个分支。一夜之间，它变成了一个繁忙的港口城市，将埃及与希腊以及地中海东北部的城市连接在一起。亚历山大城美丽而舒适，吸引了大量的希腊移民。亚历山大非常喜欢这座地中海城市。他死后，遗体被安葬在那里。
在托勒密王朝的统治下，亚历山大城继续繁荣发展。它成了埃及的首都。其持续增长的希腊人口深深根植于希腊文化。在托勒密时代结束之前，亚历山大城的希腊人口不少于30万，这一人口数据直到19世纪末才再次出现。
托勒密王朝统治下的亚历山大城将希腊文化中的学识发扬光大。托勒密一世沉醉于希腊文化的知识宝库中。他相信“早期希腊文明的艺术、科学和文学都登峰造极，因此，对于未来的文化具有至高无上的重要性”。托勒密一世在统治之初就邀请了很多希腊本土的顶尖学者来到他的领土。他首先接触了亚里士多德的弟子提奥弗拉斯托斯（Theophrastus）。但提奥弗拉斯托斯拒绝移居到亚历山大，于是托勒密一世接受了提奥弗拉斯托斯推荐的人选——法勒隆的德米特里乌斯（Demetrius of Phaleron）。德米特里乌斯帮助建立了一座博物馆，并创建了一个图书馆，该图书馆在整个希腊世界中都享有盛名。游客们对其庞大的藏书量、举办的研讨会和其知识宝库赞不绝口。
托勒密一世的目标是使亚历山大城成为希腊思想和文化的雅典，并利用其知识和文化资源来培养王室成员，就像马其顿的腓力二世为他的儿子亚历山大所做的那样。接下来的统治者托勒密二世，追随他父亲的脚步，提高了图书馆的声望，并吸引了众多希腊知识分子来到这座城市。
托勒密二世最引以为豪的就是亚历山大图书馆，这位君主命令图书馆收藏所有用希腊文写的书以及希腊世界以外的圣典和名著。图书馆藏书的实际数量不详。据说托勒密设定了目标，要收集50万部作品。无论图书馆是有4万卷藏书，还是像一些人说的有70万卷藏书，它都拥有世界上最大的馆藏。它还有一个图书目录。但遗憾的是，像书籍一样，这个目录在图书馆被毁时也未能幸免。
有一种传说认为，在641—642年，进攻埃及的阿拉伯穆斯林战士掠夺了这座图书馆。在这个传说中，征服埃及的阿拉伯将军阿慕尔·本·阿斯（Amr ibn al-As）写信给麦加的哈里发欧麦尔，询问他的军队应如何处理这座伟大的图书馆。据说哈里发回复道：“如果这些书与《古兰经》一致，那么它们就是多余的。如果它们不包含《古兰经》里的内容，那么它们就应该被销毁。”然而，这个生动的故事在历史上是没有根据的。尤利乌斯·恺撒在亚历山大城为避免军事失利而采取行动时，无意中通过爆炸让图书馆首次遭到破坏。一些书被焚烧。图书馆的真正衰落发生在3世纪，主要原因是长时间疏于管理，以及核心藏书被分散到城市各处的私人和半官方图书馆里。
在前两位托勒密的统治下，亚历山大城的博物馆获得了与当代智库相似的声誉。它组织了研讨会，并邀请来自希腊化世界各个角落的杰出学者提交研讨论文。受邀到博物馆就等同于自己的学识在世界范围内得到了认可。但实际上，与许多现代象牙塔机构一样，该博物馆还有个出名之处，即会产出晦涩难懂的深奥论文，能读懂的人很少，愿意读的人更少。常驻的学者似乎很享受国家给予他们的闲暇。他们还因酗酒而远近闻名。
尽管埃及的希腊统治者付出了努力，雅典仍然在哲学研究方面保持领先地位，但亚历山大城在数学和科学领域走在了前沿。尽管数学家欧几里得在雅典接受的教育，但他在托勒密统治时期居住于亚历山大城时的科研成果是该领域顶尖的。在那里，他写下了《几何原本》。该书全面论述了自毕达哥拉斯以来的希腊数学，尤其几何学知识。在后来的许多个世纪里，这本书一直是该领域的标准教科书。同样有影响力且值得注意的是自然哲学家阿基米德。他出生在叙拉古，曾在亚历山大城求学，为埃及的生活做出了重要的技术贡献。埃拉托色尼，出生于昔兰尼，后移居亚历山大城，被任命为亚历山大图书馆的馆长。他还是一位杰出的诗人、数学家和地理学家，他对地球的周长和地轴的倾斜度进行了非常精确的计算。这座城市的领导者们因支持希腊抒情诗而声名远扬，其中最著名的人物是在博物馆任职的卡利马科斯。
然而，希腊化并不意味着与埃及法老时代完全决裂。征服者几乎不可能抹杀当地人的文化。而且希腊人也是精明的殖民者。他们知道，如果他们作为征服者接受当地文化的某些方面，那么统治埃及和不说希腊语的人会更容易。此外，他们非常欣赏古人在治理和文化上的贡献。
在生活的各个领域，埃及和希腊的元素都在融合。这种融合在宗教方面表现得尤为明显。前来的希腊征服者、旅行者、定居者和学者具有对埃及众神的基本了解，因此，他们很容易在自己的多神教和自然信仰与古埃及人的信仰之间找到相似点。在希腊化时代的埃及出现的新的综合信仰体系中，阿蒙取代了宙斯，成为高位的创世之神，而荷鲁斯则充当阿波罗的角色，透特代替赫尔墨斯，哈托尔代替阿佛洛狄忒，而卜塔代替赫菲斯托斯。这一时期令人印象最深刻的神庙，尤其是登德拉（Dendera）和菲莱的神庙，具有许多希腊特色，同时也模仿了古埃及神庙的样式。尽管如此，托勒密王朝并没有重蹈过去法老的覆辙。统治者控制了祭司，限制了祭司的土地拥有权和积累大量财富的能力，而祭司拥有大量土地和财富正是中王国和新王国面临的共同问题，特别是在王权衰落的时期。
在亚历山大城，希腊和罗马时代出现的最重要的宗教崇拜是塞拉庇斯。它代表了希腊和法老宗教主旨的融合。尽管希腊人对他们自己的神和埃及人崇拜的神之间的相似性印象深刻，但他们对埃及人极其喜欢的兽头神和女神并不怎么尊重。新的希腊化埃及神塞拉庇斯是埃及的公牛神阿匹斯和复活之神奥西里斯的综合，且完全呈现为人类形态。托勒密二世在亚历山大城为塞拉庇斯建造了最大的神庙，并开始为供奉这位神而建造庞大的建筑群。这片区域以神庙为中心，被称为塞拉庇斯神殿，包括图书馆、演讲厅和供奉阿努比斯与伊西斯的附属神殿，以及一座巨大的塞拉庇斯雕像。塞拉庇斯很快被视为亚历山大城的守护神，也是这座城市最重要的希腊—埃及神。
在希腊化时代，在埃及盛行的所有宗教信仰中，最普遍的莫过于对伊西斯女神的崇拜。在古代神话中，伊西斯作为复活的象征，起到了强大的作用（见前一章的描述）。许多埃及人认为权力斗争、谋杀和复仇是基本的宗教叙事。在涉及这些元素的故事里，伊西斯代表创造，她居住在天堂。而奥西里斯是冥界和复活之神，荷鲁斯则是守护并指引埃及和埃及人民的神灵。
菲莱岛位于今天的阿斯旺市所在地，常被视为伊西斯在地球上的住所，并因供奉这位女神而变得重要。在被希腊征服之前，在新王国时代末期，特别是在第二十五王朝和第二十六王朝时期，围绕伊西斯的崇拜就已经出现了。菲莱已成为供奉伊西斯的重要地点。在希腊人占领埃及并将其帝国扩展到亚洲以后，伊西斯崇拜遍布整个埃及并延伸到东地中海地区。
为了纪念这位女神，她的信徒在菲莱修建了一座小而精美的神庙，人们一起在这座神庙里祭祀这位女神。这种行为至少持续了5个世纪。尽管在20世纪初阿斯旺大坝建成后，在英国占领埃及期间，这座神庙被淹没，但在阿斯旺高坝取代旧的阿斯旺大坝时，神庙又得以恢复。它是埃及最有吸引力的旅游景点之一。它美轮美奂，其规模和近乎完美的修复使游客有机会目睹古埃及宗教影响与希腊宗教影响的理想融合。
尽管菲莱神庙只有12个房间，按照古埃及和希腊人衡量建筑是否宏伟的标准来看是小的，但对宗教信仰和崇拜至关重要的房间与功能它都拥有。其中包括国王加冕的大厅、加冕室、就职大厅，以及最重要的，内部圣殿，据说女神在那里居住。伊西斯的崇拜者创作了埃及最动人的一些诗篇，并在菲莱的墙壁上刻写了许多歌颂伊西斯的赞美诗。它们至今仍然可以读到。其中一首赞美诗的作者认为伊西斯是“至高无上和普世之神……在她尘世的宫中，她被古代诸神环绕，她与她的兄弟兼丈夫奥西里斯和他们的儿子荷鲁斯长相厮守”。