Đóng góp lớn nhất của nhà Ptolemaios cho nền văn minh nhân loại là việc sáng lập, phát triển và gìn giữ Museion (được La-tinh hóa và Anh hóa thành Museum) của Alexandria. Chức năng chính của Museum vốn không phải là nơi tàng trữ cổ vật nên gọi là "Viện Bảo Tàng" không hợp lắm. Tên gọi Museion có nghĩa là "Cung điện của 9 vị Muse thần nàng thơ" trong thần thoại Hy Lạp. Trong Museum lúc đầu có một viện đại học, một viện hàn lâm và thư viện Alexandria, nên có lẽ gọi Museum là "Viện Văn Hóa và Nghệ thuật" phù hợp hơn.

Vua Ptolemaios I Soter và các vua kế tiếp vốn trọng sự học và hay chiêu hiền đãi sĩ nên các danh tài bác học người Hy Lạp từ hai châu Âu Á di cư đến Alexandria khá nhiều. Nhà bác học Euclid (325 TCN - 265 TCN), được người Âu Mỹ coi là cha đẻ của môn hình học, sinh quán có lẽ gần thành Athena, đã đến sinh sống ở Alexandria nhiều năm nên sau đó ông được gọi là "Euclid của Alexandria". Ông đã mở một trường dạy toán trong khuôn viên của "Museum" Alexandria. Ông cũng để lại sách về cơ học, quang học và thiên văn học.

Thừa lệnh vua Ptolemaios I Soter, học giả tu sĩ Manetho của Sebennytos đã soạn một bộ lịch sử Ai Cập, nhan đề "Aegyptiaca", gồm 30 quyển, nói về 30 triều đại đã trị vì Ai Cập trước Alexandros Đại đế.

Nhà thơ Apollonius của Ródos, tác giả của thiên anh hùng ca Argonautica, nói về thần thoại chàng Jason và những anh hùng Argonautes đi tìm Bộ Lông Trừu Vàng, được mời làm người viện trưởng đầu tiên của thư viện Alexandria.

Người viện trưởng thứ nhì của thư viện là nhà bác học Eratosthenes của Cyrene, được vua Ptolemaios III Euergetes mời giữ chức năm 236 TCN, kiêm chức thái phó dạy thái tử. Erathostenes đã tiếp nối công trình tìm hiểu lịch sử Ai Cập của Manetho và lập một niên biểu các vua vùng Thebes. Ông cũng soạn một niên biểu lịch sử thế giới kể từ chiến tranh thành Troia trở đi. Ông cũng đã vẽ bản đồ thế giới, nêu khái niệm đường xích đạo, quy định hệ thống kinh tuyến và vĩ tuyến. Ông đã được cho xây một đài thiên văn, được coi là đài thiên văn đầu tiên trên thế giới, có lẽ cũng trong khuôn viên "Museum" Alexandria. Ông đã nghiên cứu hơn 675 ngôi sao, và lập bảng tính các ngày tháng nhật thực và nguyệt thực.

Erathosthenes nhận thấy ở vùng thành Syene (nay là Aswan), vào ngày hạ chí, lúc mặt trời đứng bóng, ánh nắng soi toàn bộ các đáy giếng nước, trong khi tại Alexandria thì ngày đó lúc đó các cây tiêm bi vẫn còn chút bóng ngắn. Qua các kiến thức thiên văn và lượng giác học của ông, và các công trình đo đạc khoảng cách Aswan - Alexandria của một chuyên viên bematist, ông tuyên bố rằng quả đất có hình cầu với chu vi là 252.000 stadion (tức khoảng 39.375 km, con số ước tính ngày nay là 40.075,02 km).