畢達哥拉斯（Pythasoras，鼎盛年約在公元前531年）出身于愛奧尼亞的薩摩斯島，早年曾就學于泰勒斯和阿那克西曼德，40歲時由于與薩摩斯僭主波呂克拉底發生沖突而移居南意大利的克羅頓城邦，并在那里建立了一個帶有宗教色彩的學術團體，后據說被他的政敵所殺。一些哲學史家認為，畢達哥拉斯主義是奧爾弗斯神秘教內部的一種改良運動，它代表著與愛奧尼亞的自然哲學相對立的神秘主義傾向。畢達哥拉斯本人就是一個令人費解的神秘人物，他既是一位偉大的數學家，也是一個神秘主義宗教團體的創始人，并且被這個團體當作介乎人與神之間的半神來加以崇拜。在早期人類看來，凡是超出感官所能把握的東西之上的都帶有某種神秘意味，如“數”就是這種東西。所以在畢達哥拉斯所創建的團體中既傳授數學、音樂等方面的知識，又有著許多奇怪的忌禁，例如禁食豆子、不許用刀子撥火、不許坐在斗上等等。畢達哥拉斯在科學上卓有建樹，他是“畢達哥拉斯定理”的發明者，第一次提出了“心靈和表象是在腦子里面”的觀點（在此之前人們都認為心靈是在心臟里），創立了宇宙中心火（地動說）的理論，并且在諧音學方面也頗有造詣。另一方面，他也在奧爾弗斯宗教的基礎上提出了靈魂不死和輪回轉世的思想，據說他有一次阻止人們去打一條狗，因為他從這條狗的叫聲中聽到了他的一位逝去的朋友的聲音。

畢達哥拉斯學派提出萬物的本原是“數”。在他們看來，“無定形的東西”不論是什么，都不配作萬物的本原，因為它們連自己都沒有定形，如何能給萬物定形呢？所以萬物的本原應當是有定形的東西，而萬物共同的有定形的東西就是“數”。他們發現一切事物都包含著數量關系，數與萬物之間的聯系遠遠超過了水、火、土、氣等任何一種元素與萬物之間的聯系。這種“數本原說”的思想產生于畢達哥拉斯學派對于數學與諧音學的研究，他們根據諧音的音程取決于琴弦的長度這一原理，進而認為一切事物的性質都是由它們包含的數所決定的。根據這種聯系，數不僅可以用來解釋具體事物，而且可以用來解釋抽象事物，因此他們把數說成萬物的本原是對米利都學派理論的一種深化。數作為萬物的本原，已經超越了米利都學派的感性8物質意義上的開端，而具有了抽象原則的含義了。亞里士多德認為，畢達哥拉斯學派“不從感覺對象中引導出始基。……他們所提出的始基和原因是用來引導他們達到一種更高級的實在的。”這就在認識論上開創了一條理性主義的思路。不過，在畢達哥拉斯學派那里，數雖然具有了最初的抽象意義，但是它卻并未完全脫離形體，而是首先要用來構成形體的。在他們看來，數是構成事物實體的物理質點或基本元素。作為一切數之根本的“1”是第一本原，而“1”表現為點，由“1”派生出其他的數乃至萬物的過程則被表述為：點（1）產生線（2），線（2）產生面（3），面（3）產生體（4），體（4）構成水、火、土、氣等四種元素，這四種元素則以不同的方式相互結合和轉化，從而產生出世界的萬事萬物。

正因為萬物都是由數構成的，所以數是決定事物性質的比例關系或抽象原則。而最基本的原則就是從奇數與偶數的對立中引申出來的十對基本的對立范疇，即有定形與無定形（有限與無限）、奇數與偶數、一與多、右與左、陽與陰、靜與動、直與曲、明與暗、善與惡、正方與長方，每一對范疇的前一項都優于后一項。他們用這些對立范疇來說明事物的性質和價值。此外，畢達哥拉斯學派還用自然數來象征無形事物。例如，“1”代表靈魂或理智（因為它是最基本的數），“2”表示意見（因為它是搖擺不定的），“4”和“9”是正義（因為它們分別是第一個偶數“2”的平方和第一個奇數“3”的平方），“5”是婚姻（因為它是第一個偶數與第一個奇數之和），“8”是愛情與友誼（因為八度音是諧音），“10”則是完滿與和諧（因為它是1、2、3、4之和）。畢達哥拉斯學派常常用這種神秘的象征方式來解釋事物的性質，認為具體事物是對數的“摹仿”，因此要求具體的存在物必須與數相符合。例如，他們認為天體的數目應該是10（完滿與和諧），因此他們就在觀察到的九個天體之外又杜撰出一個想象的天體——“對地”，以滿足和諧的需要。

畢達哥拉斯早年曾到埃及、巴比倫等地游學，從那里獲得了幾何學、天文學等方面的知識。埃及人在很早的時候就由于丈量土地和建造金字塔的需要創立了幾何學，但是埃及人的幾何學始終停留在經驗的水平，尚未從具體的幾何圖形中抽象出一般的數學定理。例如關于直角三角形的問題，埃及人已經知道如果一個三角形的邊長分別為3、4、5，那么該三角形必為一個直角三角形。但是將這種經驗性的觀察結果抽象為一般性的數學定理a2＋b2＝c2，卻是畢達哥拉斯學派的偉大功績。“畢達哥拉斯定理”的得出，意味著數學命題可以脫離幾何圖形而獨立地表示事物的比例關系，這樣就蘊含著一種把數看得比形更加具有本質意義的可能性。而伴隨著“畢達哥拉斯定理”的發明而必然出現的不可公約數危機，進一步加強了人們關于數與形相分離的觀念，從而一方面使獨立于經驗圖形的純粹數學演繹成為可能，并由此發展出抽象的形式系統（邏輯學）；另一方面卻培養了一種形而上學的傾向，即把通過抽象思維而非感官知覺所把握到的對象（如超時空的數學定理、哲學概念或邏輯命題）當作最真實的東西，當作先于和高于具體存在物（現象）的本質，由此發展出從柏拉圖一直到黑格爾的種種“本質先于存在”和“本質決定存在”的形而上學體系。正因為如此，黑格爾對畢達哥拉斯學派大加贊揚，認為它不再把“本質”“原則”“絕對”等理解為一種物質性的東西，而是將其理解為一種思想范疇，“本質被描述成非感性的東西，于是一種與感性、與舊觀念完全不同的東西被提升和說成本體和真實的存在”，從而“形成了實在論哲學到理智哲學的過渡”。而羅素則對畢達哥拉斯開創的形而上學源流頗有微詞，他將種種形而上學的謬誤和神秘主義的信仰都歸咎于畢達哥拉斯所開創的數學，他說道：“我相信，數學是我們信仰永恒的與嚴格的真理的主要根源，也是信仰有一個超感的可知的世界的主要根源。”“人們根據數學便設想思想是高于感官的，直覺是高于觀察的。如果感官世界與數學不符，那么感官世界就更糟糕了……結果所得的種種啟示就成了形而上學與知識論中許多錯誤的根源。”

畢達哥拉斯學派代表了一種與米利都學派完全不同或相反的思維傾向，除了從感性的東西上升到抽象原則之外，他們還拋開了前人推崇“無定形”的做法，通過數的確定性第一次建立起一種“有定形”的最高原則，這一原則對后世西方哲學和科學（直到近代定量化的精密自然科學）的發展產牛了巨大而深遠的影響。另一方面，畢達哥拉斯學派從奧爾弗斯宗教那里繼承并發展了關于靈魂不死和輪回轉世的思想，這種強調靈、肉分離甚至相互對立的思想突破了希臘人傳統的靈肉統一觀念，構成了源遠流長的西方唯靈主義的雛形。它后來通過蘇格拉底、柏拉圖和新柏拉圖主義而融入基督教中，成為基督教神學的理論砥柱。