Han forsøkte å måle distansen og størrelsen på solen. En gang rundt 90 f.Kr. beregnet Poseidonios distansen til solen (se astronomisk enhet) til å være 9 893 ganger Jordens radius, noe som fortsatt var altfor lite. I beregningen av solens størrelse, oppnådde han et tall som var større og langt mer nøyaktig enn de som var foreslått av andre greske astronomer, og av Aristarkhos fra Samos. Poseidonios kalkulerte også størrelsen og distansen til månen.