Tác phẩm duy nhất thường được coi là của Aristarchus còn tồn tại tới nay, Về kích thước và khoảng cách của Mặt Trời và Mặt Trăng, dựa trên quan điểm của thuyết địa tâm. Nó là đặc biệt và có thể mang tính thông tin ở chỗ tác phẩm này tính toán đường kính của mặt trời là 2 độ, chứ không phải giá trị chính xác là 0,5 độ. Giá trị thứ hai được biết đến từ Archimedes như là giá trị trên thực tế của Aristarchus.

Mặc dù tác phẩm nguyên gốc đã mất, nhưng một dẫn chiếu trong sách Psammites của Archimedes đã miêu tả một công trình khác của Aristarchus trong đó ông đã đề xuất một giả thiết khác cho mô hình nhật tâm. Archimedes viết:

Đức Vua Gelon đã biết 'vũ trụ' là tên gọi mà phần lớn các nhà thiên văn đặt cho khối cầu với trung tâm của nó là tâm Trái Đất, trong khi bán kính của nó bằng đường thẳng giữa tâm của Mặt Trời và tâm Trái Đất. Đây là miêu tả phổ biến như bạn được nghe thấy từ các nhà thiên văn. Nhưng Aristarchus đã đưa ra một quyển sách hàm chứa các giả thuyết nhất định, trong đó nó dường như, như là kết quả của các giả định đã đề ra, cho rằng vũ trụ nhiều lần lớn hơn so với 'vũ trụ' như đã đề cập. Các giả thuyết của ông cho rằng các định tinh và Mặt Trời là không di chuyển, rằng Trái Đất quay quanh Mặt Trời trên chu vi của một đường tròn, Mặt Trời nằm ở giữa của quỹ đạo, và rằng bầu trời của các định tinh, nằm khoảng cùng một tâm như Mặt Trời, là rất lớn đến mức hình tròn trong đó ông cho rằng Trái Đất phải xoay quanh chứa đựng một tỷ lệ với khoảng cách tới các định tinh như là từ tâm của khối cầu tính đến bề mặt của nó.

Aristarchus vì thế tin rằng các ngôi sao là rất xa, và nhìn nhận điều đó như là lý do tại sao không có thị sai nhìn thấy ở đây, nghĩa là, chuyển động quan sát được của các ngôi sao tương đối so với nhau khi Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời. Trên thực tế, các ngôi sao là rất xa, xa hơn nhiều so với khoảng cách mà trong thời kỳ cổ đại người ta vẫn giả định, điều này giải thích tại sao thị sai sao chỉ có thể được phát hiện bởi các kính thiên văn. Mô hình địa tâm, phù hợp với thị sai hành tinh, được giả định cho là sự giải thích cho tính không thể quan sát của hiện tượng song song là thị sai sao. Sự bác bỏ quan điểm nhật tâm là phổ biến, như đoạn văn sau từ các gợi ý của Plutarch:

Cleanthes (người đương thời với Aristarchus và là người đứng đầu trường phái Stoic) nghĩ rằng đó là bổn phận của người Hy Lạp trong việc buộc tội Aristarchus của Samos về hành động bất kính vì đã bắt Trái tim của vũ trụ (tức Trái Đất) phải chuyển động,... cho rằng bầu trời là đứng yên và Trái Đất phải xoay quanh trong một đường tròn xiên, trong khi cùng một lúc nó tự quay xung quanh trục của chính mình.[1]

Nhà thiên văn học cổ đại khác duy nhất đã biết là ủng hộ mô hình nhật tâm của Aristarchus là Seleukos của Seleucia, một nhà thiên văn Mesopotamia, sinh sống khoảng một thế kỷ sau Aristarchus.