Thales aynı zamanda bir gökbilimciydi; bir senede 365 gün olduğunu göstermiş, yaz ve kış gündönümlerini hesaplamıştı. Ama belki de en önemlisi İÖ 28 Mayıs 585 tarihinde gerçekleşen güneş tutulmasını önceden bilmişti. Çünkü bu bilgi sonradan Batı düşünce geleneği içinde felsefe ve bilimi başlatan ilk bilgi olarak değerlendirilecekti. Bunun yanında takımyıldızlar hakkında da çok geniş bilgi sahibiydi Thales, hatta Güneş ve Ay'ın tahmini boyutları hakkında bile fikir yürütmüştü. Onun bu gök sevdası, Platon'da çok hoş bir hikâyeye bürünerek anlatılmıştır:
Thales bir gün başını göğe çevirmiş yıldızları gözlemliyormuş ki, birden bir kuyuya düşüvermiş. Muzip bir Trakyalı köle kız da onunla dalga geçmiş; yukarıda, göklerde ne olduğunu bilmek isterken önünde, ayağının altında ne olduğunu göremeyecek kadar çılgın biri diye.