Wraz z Leucypem jest założycielem starożytnego atomizmu. Dzięki dalekim podróżom i gruntownym studiom zyskał obszerną wiedzę we wszystkich dziedzinach i napisał wiele dzieł z różnych zakresów nauki. Dzieła te wywarły wielki wpływ na późniejszych filozofów, jak Platon, Arystoteles i Epikur. Z dzieł tych zachowały się tylko urywki. Według Demokryta prawdziwe poznanie wychodzi od zmysłów, ale da się osiągnąć tylko umysłem, który odróżnia złudne własności zmysłowe, od właściwej poza nimi leżącej istoty. Ten byt sam w sobie nie jest jednością w spoczynku, jak u Parmenidesa, ale ilością cząsteczek, pozostającą w ciągłym ruchu. Jest to wielość drobnych niepodzielnych cząsteczek zwanych atomami. Są to najmniejsze cząsteczki jakie istnieją w przyrodzie, są niepodzielne. Mają one różny kształt i wirują w pustej przestrzeni - w próżni. Z ich połączeń i różnych kombinacji powstają poszczególne ciała i światy, których istnieje nieskończenie wiele. O połączeniu się pewnych atomów w jedną całość decyduje ich podobieństwo. Najdelikatniejsze, najgładsze atomy tworzą duszę, która wskutek tego może przenikać całe ciało, niemniej jednak jest materialna i podlega rozkładowi. Atomy duszy rozsiane są w powietrzu i człowiek wciąga je wraz z oddechem. Człowiek rozwija się w istotę kulturalną stopniowo ze stanu zwierzęcego. Najważniejszym dobrem jest tzw. eudaimonia, czyli stan szczęśliwości polegający na wewnętrznym spokoju i pogodzie ducha. System Demokryta jest materialistyczny, materialistyczna jest również jego etyka, według której pogoda ducha jest najwyższym dobrem, stąd nadano Demokrytowi przezwisko "śmiejącego się filozofa". Atomizm Demokryta wywarł poprzez systemy Epikura, Lukrecjusza, atomistów średniowiecza, Galileusza, Gassendiego, Boyle'a i Newtona wpływ na nowożytną chemię. Był znakomitym przyrodnikiem w starożytności, a swe poglądy oparł na wyjaśnianiu zjawisk przyrodniczych na zasadzie mechanicznej konieczności. Wszystko według niego dzieje się na mocy techniki atomów, które są wieczne, rozmaite pod względem kształtu, wielkości, położenia i układu i znajdują się one w ciągłym ruchu.