除了在天文學方面的造詣，托勒密在地理學上也做出了出色的成就。他認為，地理學的研究對象應為整個地球，主要研究其形狀、大小、經(jīng)緯度的測定以及地圖投影的方法等。他制造了測量經(jīng)緯度用的類似渾天儀的儀器（星盤）和后來馳名歐洲的角距測量儀。托勒密有地理學著作八卷，其中六卷都是用經(jīng)緯度標明的地點位置表。他的多數(shù)地點位置好象都是根據(jù)他的本初子午線和用弧度來表現(xiàn)的平緯圈之間的距離來計算的，因為他的經(jīng)度沒有一個是從天文學上測定的，只有少數(shù)緯度是這樣測定的。

托勒密采用了波昔東尼斯測定的地球周長的較小數(shù)值，這就使得他所有用弧度表現(xiàn)的陸向距離都夸大了，因為他把每一弧度的距離定為五百希臘里，而不是六百希臘里。這樣一來，從歐洲到亞洲橫貫大西洋的洋面距離，看上去就比埃拉托斯特尼的計算值小得多，這項計算最后還導致了哥倫布從西面駛往亞洲的企圖。 

托勒密著有四本重要著作：《天文學大成》、《地理學》、《天文集》和《光學》。《天文學大成》--500年的希臘天文學和宇宙學思想的頂峰--統(tǒng)治了天文界長達13個世紀。這樣一本知識上參差交錯且復雜的著作，不是單獨一個人所能完成的。托勒密依靠了他的先驅者，特別是喜帕恰斯，這一點是無須掩蓋的。他面對的基本問題是：在假設宇宙是以地球為中心的、以及所有天體以均勻的速度按完全圓形的軌道饒轉的前提下，試圖解釋天體的運動。因為實際天體以變速度按橢圓軌道饒地球以外的中心運動，為了維護原來的基本假設，就要考慮某些非常復雜的幾何形狀。

托勒密使用了3種復雜的原始設想：本輪、偏心圓和均輪。他能對火星、金星和水星等等的軌道分別給出合理的描述，但是如果把它們放在一個模型中，那么它們的尺度和周期將發(fā)生沖突。然而，無論這個體系存在著怎樣的缺點，它還是流行了1300年之久，直到15世紀才被哥白尼推翻。

托勒密還曾制造了供測量經(jīng)緯度用的、類似渾天儀的儀器和后來馳名歐洲的角距測量儀。通過系統(tǒng)的天文觀測，編出了1000多顆恒星的位置表。