L'eliocentrismo è l'idea del Sole al centro. Anche se il testo originale è andato perduto, un riferimento nel libro di Archimede The Sand Reckoner descrive un altro lavoro di Aristarco in cui ha avanzato il modello eliocentrico come ipotesi alternativa. Archimede scrisse:
Tu (Re Gelon) sai che l'universo è il nome dato dalla maggior parte degli astronomi alla sfera il cui centro è il centro della Terra, mentre il suo raggio è uguale alla linea retta tra il centro del Sole e il centro della Terra. Questo è il resoconto comune che avete sentito dagli astronomi. Ma Aristarco ha tirato fuori un libro che consiste in alcune ipotesi, in cui appare, come conseguenza delle ipotesi fatte, che l'universo è molte volte più grande dell'"universo" appena menzionato. Le sue ipotesi sono che le stelle fisse e il Sole rimangano immobili, che la Terra giri intorno al Sole sulla circonferenza di un cerchio, con il Sole al centro del piano, e che la sfera delle stelle fisse, situata intorno allo stesso centro del Sole, sia così grande che il cerchio in cui suppone che la Terra giri sia proporzionato alla distanza delle stelle fisse come il centro della sfera lo è alla sua superficie.
Quindi Aristarco credeva che le stelle fossero molto lontane, il che è un passo importante. Pertanto, non c'era parallasse osservabile, cioè un movimento delle stelle l'una rispetto all'altra mentre la Terra si muove intorno al Sole. Le stelle sono molto più lontane di quanto si pensasse nell'antichità, e la piccola quantità di parallasse stellare è rilevabile solo con i telescopi.
Il vecchio modello geocentrico spiegava la parallasse planetaria, e si presumeva fosse la ragione per cui non si osservava alcuna parallasse stellare. Il rifiuto della visione eliocentrica era comune, come suggerisce il seguente passaggio di Plutarco (Sulla faccia apparente nell'orbe della Luna):
Cleante [un contemporaneo di Aristarco e capo degli stoici] pensava che fosse dovere dei Greci incriminare Aristarco con l'accusa di empietà per aver messo in moto il cuore dell'universo ... supponendo che il cielo resti fermo e che la terra giri in un cerchio obliquo, mentre essa ruota, allo stesso tempo, intorno al proprio asse.
- Tassoul, Storia concisa della fisica solare e stellare
L'unico altro astronomo dell'antichità che è conosciuto per nome e che è noto per aver sostenuto il modello eliocentrico di Aristarco era Seleuco, un astronomo ellenistico che visse un secolo dopo Aristarco.
La teoria eliocentrica fu ripresa con successo quasi 1800 anni dopo da Copernico, dopo di che Johannes Kepler e Isaac Newton diedero la spiegazione teorica basata sulle leggi della fisica, cioè le leggi di Keplero per il moto dei pianeti e le leggi di Newton sull'attrazione gravitazionale e la dinamica.
