Heliocentrism är idén om att solen står i centrum. Även om originaltexten har gått förlorad finns det en hänvisning i Archimedes bok The Sand Reckoner som beskriver ett annat arbete av Aristarchos där han för fram den heliocentriska modellen som en alternativ hypotes. Arkimedes skrev:
Du (kung Gelon) är medveten om att "universum" är det namn som de flesta astronomer ger åt den sfär vars centrum är jordens centrum, medan dess radie är lika med den raka linjen mellan solens centrum och jordens centrum. Detta är den vanliga beskrivningen som du har hört från astronomer. Men Aristarkos har gett ut en bok som består av vissa hypoteser, där det visar sig, som en följd av de antaganden som gjorts, att universum är många gånger större än det "universum" som just nämndes. Hans hypoteser är att fixstjärnorna och solen förblir orörda, att jorden kretsar kring solen på en cirkels omkrets, där solen ligger i mitten av golvet, och att fixstjärnornas sfär, som är belägen kring samma centrum som solen, är så stor att den cirkel i vilken han antar att jorden kretsar står i en sådan proportion till avståndet mellan fixstjärnorna som sfärens centrum står i förhållande till dess yta.
Aristarchus trodde alltså att stjärnorna var mycket långt borta, vilket är ett viktigt steg. Därför fanns det ingen observerbar parallax, det vill säga en rörelse av stjärnorna i förhållande till varandra när jorden rör sig runt solen. Stjärnorna är mycket längre bort än vad man allmänt antog i antiken, och den lilla mängden stjärnparallax kan bara upptäckas med teleskop.
Den gamla geocentriska modellen förklarade planetarisk parallax och antogs vara orsaken till att ingen stjärnparallax observerades. Det var vanligt att man förkastade den heliocentriska synen, vilket följande stycke från Plutarkos antyder (Om det uppenbara ansiktet i månens bana):
Cleanthes [en samtida med Aristarkos och ledare för stoikerna] ansåg att det var grekernas plikt att åtala Aristarkos för ogudaktighet för att ha satt universums eldstad i rörelse ... genom att anta att himlen förblir i vila och att jorden roterar i en sned cirkel, medan den samtidigt roterar runt sin egen axel.
- Tassoul, Kortfattad historia om sol- och stjärnfysik
Den enda andra astronom från antiken som är känd med namn och som man vet stödde Aristarkos' heliocentriska modell var Seleukos, en hellenistisk astronom som levde ett århundrade efter Aristarkos.
Den heliocentriska teorin återupplivades framgångsrikt nästan 1800 år senare av Kopernikus, varefter Johannes Kepler och Isaac Newton gav den teoretiska förklaringen baserad på fysikaliska lagar, nämligen Keplers lagar för planeternas rörelse och Newtons lagar för gravitationell attraktion och dynamik.
