德谟克利特他成年之后，先后游历了埃及、巴比伦、印度和雅典等等的文明中心，学习了哲学、数学还有水利等等。所以他回到家乡阿布德拉的时候，已经拥有了很高的学问，至此被公推为该城的执政官。即便就是德谟克利特他在执政的期间，也从未丢下对于哲学、自然学等等的研究工作。
而德谟克利特在原子论领域做出的贡献，离不开其恩师留基伯的引导和教诲。这就好像是只有站在巨人的肩膀上，你才能看得更远，取得更大的成就。德谟克利特是完全性质的继承了他老师的原子学说，认为原子从来就存在于虚空之中，无始无终。而原子和虚空构成了宇宙万物，原子本身就是最小的，也不可再分的物质粒子。原子一词在希腊的语言中本意即为不可分割。这种观点在这个时候是非常先进的，对我们人类后来的原子论的形成也有一定的启发作用。
德谟克利特在继承了他老师成果的基础上，又进一步提出说：原子虽然不可分，用肉眼不能观测到，但在体积、形状、性状和位置排列的特征方面仍然存在差异，他举例说，水之所以能够流动，水就因为水原子表面光滑，彼此之间就易于滑动。
但是铁的形状非常稳定，则源于啮合而非常的稳固。德谟克利特还从原子的角度分析了我们人类生与死的概念，他说原子虽然不生不灭、不增不减，但它们构成的化合物却由于原子的排列次序等不同而性质经常发生改变，从而使一种物质演变成为了另一种物质。于是人们就产生了生与死的概念，这一点也与事实基本吻合，也体现出了德谟克利特的研究水平。
德谟克利特也根据他的原子理论发展了天体演化学说。他认为在原始的宇宙旋涡运动中，质量较大的原子逐渐成为旋涡的中心，由于自身的旋转而形成球状聚合体，比如地球。同时质量较小的原子则围绕该中心旋转，宇宙空间的部分原子由于高速旋转而日趋干燥，最终燃烧形成恒星体。