プトレマイオス朝
こうした文学的研究の他にアレクサンドリアで隆盛を迎えたのが各種の「科学」(これは現代的な意味での科学ではないが)の研究であった。当時ギリシア世界の学問の中心地はアレクサンドリアの他にアテナイやミレトスがあったが、それぞれの知的風土には大きな違いがあった。アレクサンドリアにおける学問の特徴は、ギリシア世界で盛んであった万物の根源についての思索などの包括的な問題の研究ではなく、観察によって成果を得ることができる具体的な事象の研究が重視されたことであった。この知的風土の下、光学、流体静力学、そして特に天文学が特筆すべき発達を遂げた。当時のアレクサンドリアで活躍した主要な天文学者には、初めての学術的な太陽や月の大きさと地球からの距離の計算(それは不正確であったものの)を行ったサモスのアリスタルコスや、日食を利用して月までの距離の計算精度を大幅に高めたヒッパルコス、地球の大きさを計算したエラトステネスなどがいる。
アレクサンドリアにおける天文学の伝統はプトレマイオス朝滅亡後のローマ時代にも引き継がれ、古代から中世にかけての天文学に決定的な影響を与えるクラウディオス・プトレマイオスを輩出することになる。彼の研究は後世の天動説の理論的基盤を形成した。また、プトレマイオスのそれとは異なり、後世に受け継がれることはなかったものの、サモスのアリスタルコスは地動説に通じる事実(太陽が地球の周りを回っているのではなく、地球が太陽を周回している)に気付いていたことを示す記録も残されている。
ヘレニズム時代を特徴付ける宗教的行為に、ポリスが生前からマケドニア系王朝の支配者を神の如き存在として崇拝する慣行がある。プトレマイオス朝の王たちもまたロドスを始めとしたギリシア人のポリスから神として祭儀を受けた。エジプトでは古くから王が神として崇められて来たが、このような慣行はエジプトの伝統ではなく、マケドニア系の諸王国とギリシア人ポリスの相互関係、そしてギリシアにおける伝統の中から現れてきたものとされている。古代ギリシアにおいては元来、ポリスの創建者や独裁者からの解放者、戦死者などを「英雄」として崇め、神、または半神として祭儀を捧げる習慣があった。このことからドイツの神学者ハンス・ヨセフ・クラウク(英語版)はギリシア人の精神的世界において、人は神の位階に昇ることが可能であり、「神々と人間との境界」には抜け穴があったとしている。この様な崇拝は存命中の人物に対しても適用されるようになった。文献的な実例として存命中の人が神格化される最古の例は、前405年にペロポネソス戦争で活躍したスパルタの将軍リュサンドロスが神として祭られたものである。神格化の対象となった人物は救済者(σωτήρ、Sōtēr)や恩恵者(Εὐεργέτης、Euergétēs)といった観念によって崇拝された。
残された将軍たちはアレクサンドロス3世の後継者(ディアドコイ)たるを主張して争った。一連の戦いはディアドコイ戦争と呼ばれる。当初主導権を握ったのは宰相(キリアルコス、古代ギリシア語: χιλίαρχος)のペルディッカス、有力な将軍であったクラテロス、遠征中にマケドニア本国を任されていたアンティパトロスらであった。他、メレアゲルやレオンナトス、アンティゴノス・モノフタルモス(隻眼のアンティゴノス)、そしてラゴスの子プトレマイオス(1世)らも有力な将軍の列に加わっていた。
プトレマイオスはマケドニアの貴族ラゴス(英語版)とアルシノエ(英語版)の間の子である。母アルシノエはアレクサンドロス3世の父であるマケドニア王フィリッポス2世の妾であり、後にラゴスに下げ渡されてその妻となりプトレマイオスを産んだ。この経緯から、アルシノエは下げ渡された時点で既にフィリッポス2世の子を身ごもっており、即ちプトレマイオスはフィリッポス2世の落胤(アレクサンドロス3世の異母兄弟)であるという言い伝えが生まれた。これが事実であるかどうかはともかくも、プトレマイオスは世代・身分ともにアレクサンドロス3世に近く、その学友として育ち、友人(ヘタイロイ)として、また信頼厚い将軍として東方遠征で様々な任務に従事した人物であった。
拡大するアンティゴノス朝の脅威に晒され、敗戦と内乱の渦中にあるプトレマイオス朝の支援も当てにできなくなったエーゲ海のギリシア人ポリス、ロドス、ビュザンティオン、キオス、そしてペルガモン王国のアッタロス1世らは対アンティゴノス朝の同盟を結ぶと共に、第二次ポエニ戦争に勝利して地中海に覇権を確立しつつあったローマの支援を求めた。ローマはギリシア情勢に介入し、前197年のキュノスケファライの戦いでアンティゴノス朝の軍団を打ち破ってギリシアにおけるアンティゴノス朝の領土を独立させ、同国の外交権を剥奪した。続いてギリシアへと勢力を拡張しようとしたセレウコス朝のアンティオコス3世も前191年のテルモピュライの戦い(英語版)と前190年のマグネシアの戦いでローマに敗れ、東地中海におけるローマの影響力は一挙に拡大した。
こうした政治的動向の中で、プトレマイオス朝も次第にローマとの関わりを拡大させていく。ローマはこの時、プトレマイオス朝に対して好意的であり、アンティゴノス朝に対してプトレマイオス朝の領土に手を出さないよう警告を出した。しかしプトレマイオス朝はローマとセレウコス朝の和約においては何ら関与することができず、地中海における影響力の低下は明らかであった。国内では政権を握ったアカルナニア人アリストメネスが前196年にメンフィスでプトレマイオス5世の宣布式を執り行ない、国内の支持を集めるため土地の授与や免税などが宣言された。この宣言文が刻まれた石碑が1799年に発見されており、現在はロゼッタ・ストーンの名で知られている。これはエジプト語の解読に決定的な役割を果たすことになる。また、セレウコス朝との関係を改善すべくアンティオコス3世の娘クレオパトラ1世との婚姻も結ばれた。