La prima visione completamente meccanicistica nel mondo greco è l’atomismo di Democrito (460-370 circa a. C.), che viene poi ripreso da Epicuro (341-270/271 a. C.) e dal poeta latino Lucrezio (98-54 circa a. C.).
Secondo Democrito tutta la realtà è costituita da atomi che si muovono incessantemente nel vuoto. Gli atomi sono particelle elementari, indivisibili, differenti tra loro solo per caratteristiche quantitative o oggettive come la forma, la grandezza, l’ordine e la posizione, dotate di movimento eterno che è ad esse connaturato.

L’incessante movimento porta gli atomi ad aggregarsi e a separarsi, dando luogo alla nascita, alla trasformazione e alla morte di tutto ciò che esiste. Le cose sono pertanto combinazioni di atomi. Anche l’uomo è una realtà esclusivamente materiale e l’anima non è differente dal corpo se non per il fatto che è composta da atomi sottilissimi, mobilissimi, tondi e lisci. La diversità delle cose è spiegata in base alla varietà della forma, della grandezza e della disposizione degli atomi che si aggregano: da ciò segue che la spiegazione del mondo sta negli aspetti quantitativi e misurabili delle cose, gli unici dei quali deve occuparsi la scienza. Gli aspetti qualitativi, come il colore e il sapore, sono soggettivi, frutto dei nostri sensi e non proprietà delle cose. Dice infatti Democrito: "Opinione il dolce, opinione l'amaro, opinione il caldo, opinione il freddo, opinione il colore: in realtà soltanto gli atomi e il vuoto".
L’idea che la scienza deve occuparsi degli aspetti misurabili e perciò matematizzabili della natura ritornerà esplicitamente in Galileo Galilei, il padre della scienza moderna, che nel Saggiatore scrive: “[l’universo] è scritto in lingua matematica, e i caratteri son triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche, senza i quali mezi è impossibile a intenderne umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro laberinto".

Il movimento originario degli atomi nel vuoto è caotico, irregolare, del tutto casuale. Per questo Dante scriverà nell’Inferno (IV, 136): “Democrito che il mondo a caso pone”.
L’atomismo di Democrito esclude, infatti, che vi siano un principio trascendente o un principio immanente al mondo che dirigano il tutto verso uno scopo. Le cose nascono e muoiono senza alcun finalismo, secondo processi puramente meccanici dovuti al movimento degli atomi in tutte le direzioni.
In realtà Democrito, escludendo qualsiasi causa finale nella natura, non intende propriamente introdurre in essa la casualità. Se la natura non avesse un ordine, sarebbe infatti come un libro senza senso che nessuno si metterebbe a leggere. Scrive Democrito: “Per necessità vennero preordinate tutte le cose che furono, che sono e che saranno”. Ancora più esplicito è Leucippo, il fondatore della scuola atomistica, che afferma nell’unico frammento che è rimasto delle sue opere: “Niente accade per caso, ma tutto avviene per una ragione e per necessità”.

Queste citazioni esprimono due principi basilari del meccanicismo moderno.
Che ogni fenomeno ha la sua ragione significa che ha una causa determinata, cioè una causa efficiente particolare e specifica di cui è l’effetto. Se la scienza non ha ancora trovato la causa di un fenomeno, ciò non significa che essa non esista, cioè che il fenomeno sia casuale, ma solo che la causa è ancora sconosciuta.
Che tutto avviene per necessità significa che la natura opera attraverso leggi regolari (le leggi della fisica, delle chimica, ecc.), per cui data una causa segue necessariamente l’effetto. Lo scopo dello scienziato è scoprire la successione causale tra gli eventi e tradurla in leggi che permettono non solo di spiegare i fenomeni della natura, ma anche di prevederli.
Quindi il meccanicismo di Democrito, sopraffatto al suo tempo dall’organicismo, si affermerà in modo definitivo molti secoli dopo.

A Democrito è stato attribuito il principio della conservazione della materia e dell’energia, per la sua affermazione che “Nulla è creato dal nulla né si distrugge nel nulla”, e anche l’idea del movimento per inerzia dei corpi, per il moto naturale di cui gli atomi sono dotati.
Va però precisato che questi principi, così come la stessa teoria atomistica, non sono in Democrito il risultato di un’indagine sperimentale, come avverrà per la scienza moderna, ma il frutto di una deduzione razionale a partire da problemi filosofici lasciati aperti dai pensatori precedenti.