Dans l'antiquité grecque, de nombreux penseurs s'étaient détournés de la religion et de la mythologie comme explications du monde. Si certains présupposés philosophiques persistaient en astronomie, la géodésie avait connu de grands développements. Dès la fin de l'époque classique, la sphéricité de la Terre était largement admise dans les milieux intellectuels. A l'époque hellénistique, on n'en doutait plus : Eratosthène en calcula la circonférence ; Hipparque et Marinus de Tyr établirent des cartes avec des coordonnées en longitude et latitude, qui furent perfectionnées par Ptolémée au IIe siècle après J.-C., dans les limites du monde connu d'alors, bien entendu. Après la chute de l'Empire romain d'Occident, qui marque le début du Haut Moyen Âge, une grande partie de ce savoir se perdit dans cette partie du monde.
L'héritage antique fut conservé dans le monde musulman, grace à l'intérêt pour les sciences initié par les Abbassides. Byzance conserva en grande partie le patrimoine grec antique, avec des phases successives d'oublis et de redécouvertes. Ses contacts avec le monde de l'islam favorisèrent le maintien de cette tradition jusqu'à la prise de Constantinople par les Turcs ottomans en 1453. Quelques décennies avant cet évènement, le savoir scientifique grec commença à migrer vers l'Italie, vers Venise en particulier.
La redécouverte de la science antique en Occident se fit donc progressivement, d'abord essentiellement par la voie arabe, puis par la voie Byzantine à l'approche de la Renaissance.
L’École néoplatonicienne d'Alexandrie qui demeure en activité jusqu’en 640, se consacre essentiellement au commentaire philosophique.
Du côté chrétien, l’École théologique d'Antioche, avec Diodore de Tarse (+394), Théodore de Mopsueste (350-428), Théodoret de Cyr (+457 env.) soutient la thèse de la Terre plate. Dans une lecture littérale de l’Épître aux Hébreux, l’Arche d’alliance est l’image du Monde. Le Monde a donc la forme de l’Arche avec une base (la Terre) et un couvercle voûté (le Ciel). C’est ce modèle qui est exposé par Cosmas Indicopleustès (+560 env.) dans Topographie chrétienne . L’influence de cette école, considérée comme nestorienne, a été limitée. A la suite des conflits christologiques et du déplacement vers la Perse des Nestoriens, elle est remplacée, en Syrie, par l'École jacobite qui développe une culture helléno-syriaque et, pour ce qui concerne la cosmographie, utilise, avec Sévère Sebôkht (575-667), le modèle de l'univers sphérique.
L’École théologique d'Alexandrie, avec Clément d'Alexandrie (150-230), Origène, Jean Philopon (490-575) soutient le modèle grec de l’univers sphérique. Elle prône une lecture allégorique de la Bible, pour elle Bible et Science ne sont pas contradictoires. C’est également la position de Basile de Césarée (329-379) dans ses Homélies sur l’Hexaeméron’ qui est critiqué par Théodore de Mopsueste dans son Commentaire de la Genèse. Les termes de la controverse entre les deux écoles sont exposés par Jean Philopon dans La Création du monde.
Une tradition de géographie se maintient à Constantinople.
En Occident, hormis Lactance (250-325) qui ne conçoit qu’une Terre plate, la rotondité de la Terre, du fait de la connaissance maintenue du Timée, reste communément admise par les lettrés.
Jérôme (347-419),dans son Commentaire de l'Epître aux Ephésiens, critique ceux qui nient la sphéricité. Pour Augustin (354-430) la question n’est pas la rotondité mais le peuplement des antipodes. Macrobe (370-440 env.), dans son Commentaire sur le songe de Scipion , souligne que la terre est sphérique. Dans ses Etymologies, Isidore de Séville (~530-~636) compare la Terre à une balle. Bède le Vénérable (672-725) écrit dans ses traités De natura rerum et De tempore ratione que la Terre est ronde. Au chapitre XCIII de sa Géométrie Gerbert d’Aurillac (v.945-1003) décrit l’expérience d'Eratosthène et Hermannus Contractus (1013–1054) estime la circonférence de la Terre à partir de cette méthode…
Toutefois, au niveau de la représentation du monde, le modèle utilisé est semblable à celui d’Hécatée de Milet du 6ème S. av. J.C, Jérusalem remplaçant Delphes comme omphalos du Monde.
L’Occident latin ignore l’œuvre de Ptolémée jusqu’aux traductions depuis l’arabe et le grec réalisées vers 1170. De multiples raisons peuvent expliquer ce fait :