Sus aportaciones más importantes las encontramos en campos como la física, las matemáticas o la astronomía. En la primera, estudió los cambios del agua entre sus estados sólido, líquido y gaseoso, y a partir de aquí elaboró un modelo que explicaba todos los elementos naturales como basados en el líquido elemento. Entre otras cosas afirmó que la Tierra era un disco plano que flotaba sobre agua, la cual había de ser el origen de la vida. Sería un grave error considerar estupideces estas teorías, puesto que era el primer intento serio de explicar el universo sin necesidad de divinidades que lo hicieran posible y, de este modo, Tales inauguró una tradición que, mucho tiempo después, desembocaría en los eminentes Newton, Einstein o Hawking.
También en Matemáticas fue un gran pionero. Hasta entonces, los logros de egipcios o babilonios se basaban en resolver los problemas geométricos sin un proceso lógico deductivo, es decir, se fundamentaban en la observación, la cual es imprescindible en las ciencias físicas pero no así en las matemáticas. Tales de Mileto fue el primero en abstraerse de las cosas tangibles y estudiar los ángulos, las líneas y las superficies como elementos teóricos y no a partir de los objetos cotidianos. Gracias a este método podemos aplicar parte de los avances matemáticos a nuestra vida para obtener resultados precisos. Tales, de este modo, enunció teoremas muy avanzados para su época, como que todo diámetro divide al círculo en dos partes iguales o que los ángulos de la base de un triángulo isósceles son iguales.
En Astronomía se le atribuye una hazaña sorprendente, y es que fue capaz de predecir un eclipse, cuando no era posible hasta que no se dispuso de mejores conocimientos, varios siglos después. Las interpretaciones predominantes sobre este hecho son que, o bien tuvo mucha suerte o bien no pudo ser demasiado preciso. También se le atribuye en este campo haber aconsejado a los marineros que se guiaran por la Osa Menor en lugar de por la Osa Mayor, y haber sido el primero en determinar con exactitud la duración del año.
