Parece ter viajado muito e sabe-se que escreveu inúmeros trabalhos de física, matemática, ética e música, entre outros, dos quais só restam fragmentos esparsos. Sua doutrina física e cosmológica é elaborada com base em ensinamentos de seu mestre, Leucipo de Mileto.
De acordo com Demócrito, os átomos, que em grego significa indivisível, são partículas bastante pequenas e homogêneas, diferindo entre si apenas na forma e na magnitude.
Ele afirma ainda que os sentimentos, a percepção de cores e as sensações de sabores também são definidos pelo tamanho dos átomos. Os filósofos Epicuro e Lucrécio são seus principais seguidores.