მომავალმა მეცნიერმა განათლება ალექსანდრიასა და ათენში მიიღო. კალიმაჰეს სიკვდილის შემდეგ კი იგი მსოფლიოში უძველეს ალექსანდრიის ბიბლიოთეკას განაგებდა. ერატასოთენე ძალიან ცნობისმოყვარე ადამიანი იყო. ის დაინტერესებული იყო ფილოლოგიით (ეს სიტყვა პირველად მან იხმარა „გრამატიკის“ ნაცვლად), მათემატიკით, ასტრონომიით, ქრონოლოგიით, ფილოსოფიით, მუსიკით და, რა თქმა უნდა, გეოგრაფიით.
ერატოსთენე მართლაცდა გეოგრაფიის ფუძემდებელია. სწორედ მან პირველმა დაამკვიდრა ტერმინი ”გეოგრაფია~, პირველმა გაზომა დედამიწის მერიდიანის სიგრძე, ჩამოაყალიბა მათემატიკური გეოგრაფიის საფუძვლები; ასევე შეიმუშავა მარტივ რიცხვთა მოძებნის მეთოდი, ე.წ. ”ერატოსთენეს საცერი“; დაადგინა საბერძნეთის ისტორიის ძირითადი თარიღები. მას ეკუთვნის ნაშრომები ”ძველი კომედიის შესახებ“ (12 წიგნად), ”ქრონოგრაფიათა შესახებ“ (9 წიგნად), ”გეოგრაფია“ (3 წიგნად). თუცა ამჟამად მისი ნაწერებიდან მხოლოდ ნაწყვეტებია შემორჩენილი.
ძველმა ბერძნებმა უკვე იცოდნენ, რომ დედამიწას სფეროს ფორმა აქვს და ამის დამამტკიცებელი არგუმენტებიც ჰქონდათ: პითაგორამ განაცხადა, რომ ” ბუნებაში ყველაფერი ჰარმონიულია, ხოლო ყველაზე სრულყოფილი ფორმა სფეროა. მაშასადამე დედამიწა მრგვალია.” ერატოსთენეც იზიარებდა პითაგორას აზრს დედამიწის სფერულობის შესახებ. მან გამოთვალა მისი გარშემოწერილობა და რადიუსი. თავის ტრაქტატში ”დედამიწის გაზომვის შესახებ” ( Peri tes anametreseos tes ges) ალექსანდრიასა და სიენას შორის არსებული მანძილისა და ორივე ადგილას მზის სხივების დაცემის კუთხის სხვაობის საფუძველზე, ერატოსთენემ ეკვატორის სიგრძე გამოთვალა.
ერატოსთენეს ექსპერიმენტი დედამიწის ზომის დადგენის შესახებ ასე წარიმართა:
ეგვიპტეში მოგზაურობისას, მეცნიერმა ყურადღება მიაქცია იმ ფაქტს, რომ ქ. სიენაში (ამჟამინდელი ქალაქი ასუანი), 21 ან 22 ივლისს – ზაფხულის ნაბუნიობის დღეს, შუადღისას მზის სხივები ყველაზე ღრმა ჭის ფსკერსაც კი ანათებენ. მაშასადამე ამ დროს მზე სიენას თავზე ზუსტად ვერტიკალურად მდებარეობდა და არ იყო დახრილი, მაშინ როცა, ამავე დროს, ქ. ალექსანდრიაში, სადაც თვითონ ცხოვრობდა, მზე შედარებით დაბალ სიმაღლეზე იყო და ყოველი საგანი ჩრდილს ქმნიდა.
ერატოსთენემ იცოდა, რომ ალექსანდრია სიენას ჩრდილოეთით თითქმის იმავე გრძედზე მდებარეობდა.
ერასტოთენემ დაამზადა ნახევრადმრგვალი თასისმაგვარი ხელსაწყო, რომლის ფსკერზე, პირდაპირ ცენტრში, ვერტიკალური ჩხირი – გნომონი დაამაგრა. თასის შიგნით მან წრე დახაზა, რომელიც 180 ტოლ ნაწილად – გრადუსებად დაყო.
ზაფხულის ნაბუნიობის დღეს მან ალექსანდრიაში დაკვირვების შედეგად შენიშნა, რომ გნომონის ჩრდილის სიგრძე მის ხელსაწყოზე სულ უფრო და უფრო მცირდებოდა და ბოლოს 7,2-გრადუსზე შეჩერდა. შემდეგ კი კვლავ მატება დაიწყო. რაც იმას ნიშნავდა, რომ მზის სხივების დაცემის კუთხე 7,2° -ია ანუ მზე ზენიტიდან სწორედ ამდენით იყო გადახრილი. ერატოსთენემ 360° გაყო 7,2°-ზე და 50 მიიღო. ამგვარად, მან დაადგინა, რომ სიენასა და ალექსანდრიას შორის დაშორება დედამიწის გარშემოწერილობის 1/50-ის ტოლია.
შემდეგ ბერძენმა მეცნიერმა სინესა და ალექსანდრიას შორის ფაქტიური დაშორება განსაზღვრა. იმ პერიოდში ეს არც თუ ადვილი საქმე იყო. მაშინ ადამიანები აქლემებით გადაადგილდებოდნენ, გავლილ მანძილს კი სტადიებში ზომავდნენ. აქლემების ქარავანი ჩვეულებრივ დაახლოებით 100 სტადიას გადიოდა დღეში. სიენადან ალექსანდრიაში მოგზაურობას 50 დღე სჭირდებოდა. მაშასადამე ორ ქალაქს შორის მანძილის ასე განისაზღვრა:
100 სტადია x 50 დღე = 5000 სტადია.
რადგანაც ერატოსთენეს მიხედვით 5000 სტადია დედამიწის გარშემოწერილობის 1/50-ის ტოლია, შესაბამისად მთელი გარშემოწერილობა იქნება:
5 000 სტადია x 50 = 250000 სტადია.
სტადიის სიგრძეს ამჟამად სხვადასხვანაირად ანგარიშობენ: ერთი ვარიანტის მიხედვით სტადია 1657 მ-ია. მაშასადამე დედამიწის გარშემოწერილობა ტოლია:
250 000 სტადია x 1657 მ = 39 250 000 მ.
მეტრების კილომეტრებში გადასაყვანად მიღებულ რიცხვი 1000-ზე იყოფა და საბოლოო პასუხია 39 250 კმ.
იმ დროისათვის ეს შედეგი საოცრად ზუსტი იყო, რადგან დღევანდელი გამოთვლებით დედამიწის გარშემოწერილობა – 40076 კმ-ია.
თავის 3-ტომიან ნაშრომში ”გეოგრაფია” (Geographika) ერატოსთენემ პირველად გადმოსცა გეოგრაფიის სისტემური მეცნიერული შინაარსი. მან დასაწყისში მიმოიხილა ის საკითხები, რაც იმ დროსათვის ბერძნულ მეცნიერებაში უკვე იყო ცნობილი. ერატოსთენემ პითაგორაზე დაყრდნობით დასაბამი დაუდო მათემატიკურ და ფიზიკურ გეოგრაფიას. ასევე გამოთქვა ვარაუდი, რომ თუ გიბრალტარის სრუტიდან გემი სულ დასავლეთით ივლიდა, შესაძლებელი იყო ინდოეთამდე მისვლა. მოგვიანებით, სწორედ ამ ვარაუდზე დაყრდნობით გადაწყვეტა ქრისტეფორე კოლუმბმა 1492 წელს მოგზაურობის დაწყება. ერატოსთენემ თავის ნაშრომს მსოფლიოს გეოგრაფიული რუკაც დაურთო, რომელსაც სტრაბონის ცნობით ჰიპარქე ნიკეიელი აკრიტიკებდა. თუმცა უნდა აღინიშნოს, რომ პირველი რუკა, რომელიც დედამიწის სფეროსებული ფორმის გათვალისწინებით შეიქმნა, სწორედ ერატოსთენეს ეკუთვნის. ითვლება, რომ სწორედ მან პირველმა შეადგინა მსოფლიოს რუკა მერიდიანებისა და პარალელების გამოყენებით, რომლებსაც თავად ”ერთმანეთის გვერდით გამავალ ხაზებსა” და ”შუადღემდე ხაზებს” უწოდებდა.
ერატოსთენეს მიხედვით მსოფლიო – ერთი კუნძულია, რომელსაც ზემოდან ჩრდილოეთის ოკეანე, ხოლო ქვემოდან – ატლანტის ოკეანე ესაზღვრება. კუნძული ევროპად, ლიბიად, არაბეთად, არიანად, ინდოეთად და სკიფიად იყოფა. ინდოეთის სამხრეთით კიდევ ერთი კუნძული – ტაბროპანი, სავარაუდოდ თანამედროვე შრი-ლანკა (ცეილონი) მდებარეობდა.
ამასთან, ერატოსთენე არ უარყოფდა, რომ სხვა ნახევარსფეროში შესაძლებელი იყო ”ანტიპოდების” არსებობა. თუმცა მათამდე მიღწევა შეუძლებელი იყო, რადგან, როგორც ძველი ბერძნები თვლიდნენ, ეკვატორთან ისე ცხელოდა, რომ ყველა ცოცხალი ორგანიზმი იწვოდა, ხოლო ზღვა კი დუღდა; და პირიქით – პოლუსებთან ისე ციოდა, რომ ვერცერთი ადამიანი ვერ გადარჩებოდა.
გეოგრაფიაში გაწეული ღვაწლის გარდა, ერატოსთენეს ასევე ეკუთვნის მათემატიკური შრომა პლატონიკი (Platonikos), სადაც განხილული აქვს მათემატიკისა და მუსიკის საკითხები, ხოლო ცხრაწიგნიან ნაშრომში ”ქრონოლოგია” (Chronographiai) მან საფუძველი ჩაუყარა მეცნიერულ ქრონოლოგიას. წიგნი მოიცავდა პერიოდს ტროას დაცემიდან ალექსანდრეს სიკვდილამდე. ერატოსთენემ ოლიმპიური თამაშების გამარჯვებულთა სიებზე დაყრდნობით ზუსტი ქრონოლოგიური ცხრილი შეიმუშავა, სადაც მისთვის ცნობილი ყველა მნიშვნელოვანი პოლიტიკური და კულტურული მოვლენა ოლიმპიადების მიხედვით, ანუ 4-წლიანი ინტერვალით იყო დათარიღებული.
ერატოსთენეს 12-ტომიანი ნაშრომი ”ძველი კომედიის” (Peri tes archaias komodias) შესახებ ლიტერატურული, ლინგვისტური და ისტორიული კვლევაა. მასვე ეკუთვნის ლექსები. ერატოსთენე პირველი მეცნიერი იყო, რომელმაც საკუთარ თავს ”ფილოლოგი” (philologos – მეცნიერების მოსიყვარულე, მსგავსად philosophos – სიბრძნის მოსიყვარულე) უწოდა.