原子論的創始者是留基波和德謨克里特兩個人。這兩個人是很難區別開來的，因為他們通常總是被人相提並論，而且顯然地留基波的某些作品後來還被認為是德謨克里特的作品。
留基波的鼎盛期似乎約當公元前440年，他來自米利都，繼承了與米利都相聯繫著的科學的理性主義的哲學。他受了巴門尼德和芝諾很大的影響。關於他，人們知道得非常少，以致於有人認為伊壁鳩魯（德謨克里特後期的一個追隨者）曾經斷然否認過他的存在，而且有些近代的學者還重新提出這種理論來。然而亞里士多德的著作中有很多提到他的地方，因而如果他僅僅是一個神話而竟然會出現這麼多的引征（包括對原文的引文），那就似乎是令人難於置信的了。
德謨克里特則是一個更加確定得多的人物了。他是色雷斯的阿布德拉地方的人；至於他的年代，他曾說過阿那克薩哥拉年老的時候（可以說約當公元前432年左右）他還很年青，所以人們認為他的鼎盛期是公元前420年左右。他廣泛地遊歷過南方與東方的許多國度，追求著知識；他也許在埃及渡過相當的時間，他還一定到過波斯的。然後他就回到阿布德拉，終老於此。策勒爾稱他"在知識的淵博方面要超過所有的古代的和當代的哲學家，在思維的尖銳性和邏輯正確性方面要超過絕大多數的哲學家"。
德謨克里特是蘇格拉底和智者們同時代的人，因此根據純粹編年的理由，就應該在我們的這部歷史裡放在稍後一點，但是困難在於他是很難和留基波分開的。根據這種理由我就要在蘇格拉底和智者以前先來考慮他，雖說他的哲學有一部分就是為了答覆他的同鄉而且是最傑出的智者普羅泰戈拉的。普羅泰戈拉訪問雅典的時候，曾受到熱烈的歡迎；而另一方面德謨克里特卻說，"我到了雅典，可是沒有一個人知道我"。他的哲學在雅典有很長的時期是為人忽視的；伯奈特說"我們不清楚柏拉圖是否知道有關德謨克里特的任何事情……另一方面，亞里士多德是很知道德謨克里特的，因為他也是一個來自北方的伊奧尼亞人"。柏拉圖的對話錄里從來沒有提到過他，但據第歐根尼·拉爾修說，柏拉圖非常之討厭他，以致想把他的全部著作都燒光。希斯把他作為一位數學家而推崇得很高。
留基波和德謨克里特兩人的共同哲學的基本觀念是出於留基波的，但是就理論的形成而言，就不大可能把他們兩個人分開了；而且對我們來說，也無需這樣做。留基波——如果不是德謨克里特的話——試圖調和以巴門尼德與恩培多克勒分別為其代表的一元論與多元論而走到了原子論。他們的觀點極其有似於近代科學的觀點，並且避免了大部分希臘的暝想所常犯的錯誤。他們相信萬物都是由原子構成的，原子在物理上——而不是在幾何上——是不可分的；原子之間存在著虛空；原子是不可毀滅的；原子曾經永遠是，而且將繼續永遠是，在運動著的。原子的數目是無限的，甚至於原子的種類也是無限的，不同只在於形狀和大小。亞里士多德說過，按照原子論者的說法，原子在熱度方面也是不同的，構成了火的球狀原子是最熱的；至於在重量方面，他引過德謨克里特的話：「任何不可分割的越佔優勢，則重量越大」。然而原子究竟有沒有重量這個問題，在原子論派的理論里一直是一個有爭論的問題。
原子是永遠運動著的；但是關於原始運動的特性，則註疏者們有不同的意見。有的人，尤其是策勒爾，認為原子是被想像為永遠在降落著的，而愈重的原子就降落得愈快；於是它們就趕上了較輕的原子，就發生了衝撞，並且原子就象撞球一樣地折射回來。這一定就是伊壁鳩魯的觀點；伊壁鳩魯的理論在很多方面都是基於德謨克里特的理論的，同時又頗不高明地努力要顧及到亞里士多德的批評。但是有相當的理由可以設想，重量並不是留基波和德謨克里特的原子的本來的性質。在他們的觀點裡，倒更有可能似乎是原子起初是在雜亂無章地運動著，正象現代氣體分子的運動理論那樣。德謨克里特說在無限的虛空里既沒有上也沒有下，他把原子在靈魂中的運動比做沒有風的時候的塵埃在一條太陽光線之下運動。這是比伊壁鳩魯更為明智得多的看法，並且我認為我們可以假定這就是留基波和德謨克里特的看法。由於衝撞的結果，原子群就形成了漩渦。其餘的過程則大致有如阿那克薩哥拉所說的一樣，然而他對於漩渦加以機械的解釋而不以心的作用來解釋，則是一個進步。
在古代，通常總是譴責原子論者們把萬物都歸之於機緣。正好相反，原子論者乃是嚴格的決定論者，他們相信萬物都是依照自然律而發生的。德謨克里特明白地否認過任何事物可以由於機緣而發生。人們都知道留基波——雖說這個人是否存在還有問題——曾經說過一件事：「沒有什麼是可以無端發生的，萬物都是有理由的，而且都是必然的。」的確他並沒有說明何以世界自始就應該是它所原有的那種樣子，這一點或許可以歸之於機緣。但是只要世界一旦存在，它的繼續發展就是無可更改地被機械的原則所確定的了。亞里士多德和別人都指摘他和德謨克里特並沒有說明原子的原始運動，但是在這一點上原子論者要比批其他們的人更科學得多。因果作用必須是從某件事物上開始的，而且無論它從什麼地方開始，對於起始的預料是不能指出原因的。世界可以歸之於一位創世主，但是縱令那樣，創世主的自身也是不能加以說明的。事實上，原子論者的理論要比古代所曾提出過的任何其他理論，都更近於近代科學的理論。
與蘇格拉底、柏拉圖和亞里士多德不同，原子論者力圖不引用目.的.或.最.終.因.的觀念來解釋世界。一樁事情的「最終因」乃是另一件未來的事，這樁事情就是以那件未來的事為目的而發生的。這種概念是適用於人事方面的。麵包師為什麼要做麵包？因為人們會飢餓。為什麼要建造鐵路？因為人們要旅行。在這種情況中，事物就可以用它們所服務的目的來加以解釋。當我們問到一件事「為什麼」的時候，我們指的可以是下列兩種事情中的一種，我們可以指：「這一事件是為著什麼目的而服務的？」或者我們也可以指：「是怎樣的事前情況造成了這一事件的？」對前一個問題的答案就是目的論的解釋，或者說是用最終因來解釋的；對於後一問題的答案就是一種機械論的解釋。我看不出預先怎麼能夠知道科學應該問的是這兩個問題中的哪一個？或者，是不是兩個都應該問？但是經驗表明機械論的問題引到了科學的知識，而目的論的問題卻沒有。原子論者問的是機械論的問題而且做出了機械論的答案。可是他們的後人，直到文藝復興時代為止，都是對於目的論的問題更感興趣，於是就把科學引進了死胡同。關於這兩個問題，卻都有一條界限往往被人忽略了，無論是在一般人的思想里也好，還是在哲學裡也好。兩個問題沒有一個是可以用來確切明白地問到實在的全體（包括上帝）的，它們都只能問到它的某些部分。至於目的論的解釋，它通常總是很快地就達到一個創世主，或者至少是一個設計者，而這位創世主的目的就體現在自然的過程之中。但是假如一個人的目的論竟是如此之頑強，而一定要繼續追問創世主又是為著什麼目的而服務的，那末，十分顯然他的問題就是不虔敬的了。而且，這也是毫無意義的，因為要使它有意義，我們就一定得設想創世主是被一位太上創世主所創造出來的，而創世主就是為這位太上創世主的目的而服務的。因此，目的的概念就只能適用於實在的範圍以內，而不能適用於實在的全體。
一種頗為類似的論證也可以用於機械論的解釋。一件事以另一件事為其原因，這另一件事又以第三件事為其原因，如此類推。但是假如我們要求全體也有一個原因的話，我們就又不得不回到創世主上面來，而這一創世主的本身必須是沒有原因的。因此，一切因果式的解釋就必定要有一個任意設想的開端。這就是為什麼在原子論者的理論里留下來原子的原始運動而不加以說明，並不能算是缺欠了。
不應當設想原子論者提出來的理論的理由完全是經驗的。原子理論在近代又復活了，用以解釋化學上的事實，但是這些事實希臘人並不知道。在古代，經驗的觀察與邏輯的論證二者之間並沒有什麼很顯著的區別。的確，巴門尼德是輕視觀察到的事實的，但是恩培多克勒和阿那克薩哥拉卻把他們大部分的形而上學和對於滴漏與轉水車的觀察結合在一起。直到智者時代為止，似乎還沒有一個哲學家曾經懷疑過一套完整的形而上學和宇宙論是由大量的推理與某些觀察相結合就可以建立起來的。原子論者非常幸運地想出了一種假說，兩千多年以後人們為這種假說發見了一些證據，然而他們的信念在當時卻是缺乏任何穩固的基礎的。正象他那時別的哲學家們一樣，留基波也一心想發見一種方式可以調和巴門尼德的論證與明顯的運動和變化的事實。正如亞里士多德說的：
「雖然這些見解（巴門尼德的見解）在辯證的討論里似乎進行得很有邏輯，然而只要考慮一下事實就會看出，如果相信它們那