此后的希腊思想家就在先哲开辟的理性主义道路上孜孜不倦地寻求那隐藏在变幻的现象世界之中的本原和秩序，但这时他们又遇到一个难题：如果存在恒常不变的世界本体，它是如何转化成眼前丰富多彩的世界呢？对这个问题的不同回答，造成赫拉克利特（Heraclītos，鼎盛年约在公元前504—前501年）与爱利亚（Elea）学派的尖锐对立。赫拉克利特否认不变的世界本原的存在，而以“流变”本身作为世界的本质，只是在这流变的世界中有“逻各斯”（Logos）存在，人的理性就是要寻求这世界的逻各斯；以巴门尼德（Parmenidēs，约前515—约前445）为代表的爱利亚学派却把多变的现实世界视作虚妄与假象，认为真实的存在是永恒静止不变的，人只有通过思维才能把握存在。他们之后的恩培多克勒（Empedoclēs，前495—约前435）、阿那克萨哥拉（Anaxagoras，约前500—前428）、留基伯（Leucippos，约前500—约前440）等人试图调和单纯肯定运动和静止的两种极端观点。他们所提出的无论是元素还是原子，都既具备爱利亚学派的“存在”的基本特征，即永恒、不变、均匀，又能够不断运动组合以形成这流变的世界。到德谟克里特（Dēmocritos，约前460—约前370）提出完善的原子论时，希腊自然哲学达到了它的顶峰，同时也走到了尽头。
自然哲学兴起的意义，绝不限于哲学史范畴。它不仅标志着哲学代替神话，成为希腊文化的基本内容，而且标志着希腊民族已经从最初的对客观世界的感性的、直观的猜测，过渡到理性的和本质的把握；标志着希腊民族的认识能力得到了根本提高。这是希腊文化发展的根本所在。自然哲学的兴起，同时也清晰地表明作为希腊文化基本取向的理性主义的形成。理性主义既是哲学发展的结果，又是希腊文化和哲学发展的基本原因。
对古希腊教育思想的发展而言，自然哲学兴起的意义同样是非常重要的。第一，自然哲学家首先提出了关于教育问题的一些尽管并不系统但范围广泛的见解。从现有的史料看，毕达哥拉斯、色诺芬尼等人都先后提出了一系列有关教育的主张。以现代的标准衡量，这些教育主张既不系统，也不明确，甚至与教育还有一定距离，或者说并不总是直接论述教育的。但是，在教育远未制度化的公元前6世纪，这种形态的教育思想才是真实的。而且，也只有这种形态的教育思想，才真实反映了公元前6世纪希腊民族教育认识所达到的水平。另一方面，尽管自然哲学家们的教育主张在形式上是非专门化的，在内容上是不系统的，但他们所论及的范围是非常广泛的。古典时期希腊思想家关注的教育基本问题，有许多事实上早已在自然哲学家们的视野中。即使是自然哲学家所提出的一些较具体的教育主张，也以不同的方式为苏格拉底、柏拉图、亚里士多德所继承。从历史的观点看，自然哲学家们提出的教育主张事实上构成了古希腊教育思想发展的重要基础。
第二，自然哲学家们探索客观世界所运用的思维方式，虽然并没有在他们自己的教育主张中得到明确和系统运用，但逐渐影响了希腊民族的思维方式，成为希腊人认识一切事物的认知方式，同时也成为古典时代希腊思想家系统探讨政治、伦理和教育问题的思维方式。与罗马人相比，希腊人在探讨教育问题时，显然更重视教育的基本问题，更重视教育的基本价值。之所以如此，一个很重要的原因就是，古希腊人在探讨教育问题时运用了自然哲学家们在思考自然现象时所使用的基本思维方式，即从教育的“本原”出发考察教育问题，探讨教育现象背后起支配作用的“逻各斯”。苏格拉底、柏拉图和亚里士多德等人系统阐述各自的教育思想时，首先是从人的“本原”（即人性）和国家的“本原”（即正义）出发，并由此入手考察教育和教学问题。而在他们做这样一种思考时，他们实际上涉及了教育的“本原”问题。正因为如此，古希腊思想家的视野中并不存在着纯粹的教育问题或政治、伦理问题。这一点绝不能仅以古希腊教育的制度化程度来解释。事实上，在古典时代，至少是雅典学校教育的制度化程度已经较以前大为提高了。正是古希腊思想家认识教育现象的特殊的思维方式，产生了博大精深的教育学说，并由此奠定了希腊在西方教育思想历史发展中的崇高地位。古希腊教育思想对西方教育影响之深远，是众所周知的。这并不能完全归结为古希腊思想家的聪慧和天赋，在相当大的程度上，应当归功于他们的思维方式。因为关注教育的“本原”，避免了具体的时间和空间条件的局限，因而有可能提出具有普遍意义的思想，而这种思想才是真正具有持久的生命力的。
第三，自然哲学家们所倡导的理性主义，同样是古希腊教育思想发展的重要动力。无论是在哲学上持感觉主义的智者，还是反对感觉主义的苏格拉底和柏拉图等人，在教育观方面事实上都坚持了理性主义的思想取向。他们同样反对权威，反对迷信，注重智慧的发展，强**育的世俗性（即教育为个人和城邦的幸福，而不是为神灵）。古希腊思想家们的这种坚定不移的理性主义，保证了他们对教育“本原”问题的探讨。事实上，这二者也是相互联系、相互促进的。没有理性主义，就不会有对教育“本原”的探讨；反之，没有这种对“本原”的探索，理性主义就会成为非常空洞的教条。
