Heliocentrismul este ideea că Soarele se află în centru. Deși textul original a fost pierdut, o referință din cartea lui Arhimede "The Sand Reckoner" descrie o altă lucrare a lui Aristarchus în care acesta a avansat modelul heliocentric ca ipoteză alternativă. Arhimede a scris:
Tu (regele Gelon) știi că "universul" este numele dat de majoritatea astronomilor unei sfere al cărei centru este centrul Pământului, iar raza sa este egală cu linia dreaptă dintre centrul Soarelui și centrul Pământului. Aceasta este socoteala comună, așa cum ați auzit de la astronomi. Dar Aristarchus a scos o carte care constă în anumite ipoteze, în care se pare, ca o consecință a ipotezelor făcute, că universul este de multe ori mai mare decât "universul" tocmai menționat. Ipotezele sale sunt că stelele fixe și Soarele rămân nemișcate, că Pământul se învârte în jurul Soarelui pe circumferința unui cerc, Soarele aflându-se în mijlocul etajului, și că sfera stelelor fixe, situată în jurul aceluiași centru ca și Soarele, este atât de mare încât cercul în care presupune el că se învârte Pământul are o asemenea proporție față de distanța dintre stelele fixe, precum centrul sferei față de suprafața sa.
- Recunoscătorul de nisip
Așadar, Aristarchus credea că stelele erau foarte îndepărtate, ceea ce reprezintă un pas important. Prin urmare, nu exista o paralaxă observabilă, adică o mișcare a stelelor una în raport cu cealaltă în timp ce Pământul se mișcă în jurul Soarelui. Stelele sunt mult mai îndepărtate decât se presupunea în general în antichitate; iar cantitatea infimă de paralaxă stelară este detectabilă doar cu ajutorul telescoapelor.
Vechiul model geocentric explica paralaxele planetare și se presupunea că acesta era motivul pentru care nu se observa nicio paralaxă stelară. Respingerea punctului de vedere heliocentric era frecventă, după cum sugerează următorul pasaj din Plutarh (Despre fața aparentă în orbita Lunii):
Cleanthes [contemporan al lui Aristarchus și șef al stoicilor] credea că este de datoria grecilor să-l acuze pe Aristarchus de impietate pentru că a pus în mișcare vatra universului... presupunând că cerul rămâne în repaus și că pământul se învârte într-un cerc oblic, în timp ce acesta se rotește, în același timp, în jurul propriei axe.
- Tassoul, Istoria concisă a fizicii solare și stelare
Singurul alt astronom din antichitate despre care se cunoaște numele și despre care se știe că a susținut modelul heliocentric al lui Aristarchus a fost Seleucus, un astronom elenist care a trăit la un secol după Aristarchus.
Teoria heliocentrică a fost reluată cu succes aproape 1800 de ani mai târziu de către Copernic, după care Johannes Kepler și Isaac Newton au oferit explicații teoretice bazate pe legile fizicii, și anume legile lui Kepler pentru mișcarea planetelor și legile lui Newton privind atracția și dinamica gravitațională.
