自馬可·波羅以後，到東方來的西方人不再稀罕。其中較著名的有：13世紀末到14世紀30年代在伊朗、印度、中國北方居住遊曆了近40年的意大利教士蒙特哥維諾（Monte Corvino）。14世紀二三十年代在伊朗、印度、印尼、東南亞、中國、吐蕃遊曆了12年的意大利教士鄂多立克（Odoric）。他著的《東方素描》很受歡迎，是僅次於馬可·波羅遊記的讀物，有70多種不同的手抄本流傳下來。14世紀四五十年代在中亞、中國、印度、伊朗遊曆了十幾年的法國教士瑪裏瑙爾尼（Marignolli）。15世紀伊始到了中亞帖木兒帝國的西班牙（卡斯提爾）使者克拉維霍（Clavijo），他著有《大塔梅爾蘭帝國史》。15世紀20-40年代在伊朗、印度、印度支那、南洋遊曆經商的威尼斯人尼科羅·康蒂，他口授著有《命運變遷四部曲》。15世紀60年代在中亞、伊朗、印度遊曆了好幾年的俄國商人阿凡那西·尼基丁（Никитин），他著有《三海行紀》（黑海、裏海、阿拉伯海）。15世紀90年代在達·伽馬開辟新航路前夕，又有熱那亞商人斯蒂凡諾（Stephano）出紅海經海路到了印度和東南亞的緬甸、蘇門答臘（1493），回去後也著有遊記，等等。當然，這些人一般隻是旅行家，而非探險家、航海家。但他們的遊記、報道、信件、日記等彌補了《馬可·波羅遊記》的不足，提供了一些新資料，特別是關於印度、中國的情況。這些著述更加激起歐洲人東來的熱情。
三、自然地理學基礎
歐洲人特別是西歐人既渴望到東方來，那麼走哪條通道便又是個問題。第一條由東歐去的道路已經中斷；第二條經小亞、西亞、中亞去的道路；第三條經黑海、裏海、波斯灣去的水陸聯運路；第四條經蘇伊士地峽、紅海去的海路均被穆斯林控製和壟斷。北非也是阿拉伯一伊斯蘭地區，而且北非以南是世界上最大的沙漠撒哈拉大沙漠，極難逾越。因此隻有駕船航海。要開辟一條新的航路，這便涉及到自然地理學的基本理論、知識和科學技術。歐洲具備了從事地理大發現所必需的基礎和條件，即了解了大地的形狀、大小、水域包圍陸地抑或陸地包圍水域、氣候帶等自然地理學的基本理論和知識。
在各文明古國中，古希臘學者最早跨出神話傳說和臆想的範圍，從理性、思辨和科學出發，提出了球形大地說。最早提出球形大地科學猜想的是公元前6世紀的畢達哥拉斯及其學派和帕爾門尼德。他們認識到圓球具有許多獨特的幾何、力學、熱學性質和優點。如球心到球麵的任何一點距離相等；在相同表麵積的情況下圓球的容積最大；圓球易滾動，摩擦係數小；圓球不易毀損，抗碰撞和腐蝕的能力強。他們還觀察到，下落的水滴、油滴在空中呈球形，在蠟質物品（如荷葉等）上的水滴呈球形，受熱蒸發後又冷凝的水滴也呈球形，等等。所以，他們的球形大地說是在哲學思想指導下有一定實踐依據的推導。古希臘“最博學的人物”（恩格斯語）亞裏士多德對球形大地說予以了科學證明。亞氏根據月食時地球投射到月球上的影子輪廓呈弧形；觀測者地（海）麵位置的移動引起恒星位置變化；物體都下墜，墜下的直線與通過墜下點的切線相交構成同一角度等觀點，精辟地證明了大地是球體。從此，球形大地說在希臘、希臘化世界得到確立和普遍承認。科學家、發明家阿基米德研製成用水力驅動的表示日心地動說的行星儀，還提出了一切液體的表麵都是以地心為中心的球麵這一著名的論斷。
在大地球形說的基礎上，古希臘學者開始了科學測算地球大小的探索，並卓有建樹。第一位是克利德的攸多克索，他測出地球的周長約合6萬公裏。第二位是迪西亞庫，他測出地球周長約合5.2萬公裏。25第三位便是公元前3世紀的埃拉托色尼，他巧妙地測出了地球的實際大小。埃氏首先選定尼羅河上阿斯旺附近的塞恩鎮，它位於北回歸線附近。鎮上有一口深井，他在井旁安放好自己研製的圭表，即一根直立的標杆，標杆上是空心半圓球刻度盤。另一觀測點選在阿斯旺正北方的亞曆山大城，兩地基本上在同一條子午線上。城裏有一座高塔，塔上也安放好圭表。觀測時間選定在夏至日。是日正午，陽光直射塞恩的井底，標杆在刻度盤上沒留下任何陰影。而亞曆山大這邊，陽光則在標杆下的刻度盤上留下了陰影，陽光束與標杆構成7.2度的夾角，剛好是圓周360度的1/50（見圖2-1）。埃拉托色尼推導，兩地直立的標杆延長線無限向下延伸必定在地心相彙。兩地標杆處的陽光射線是兩束平行線。阿斯旺處的標杆延長線與陽光射線重合，而亞曆山大處的標杆延長線則構成第三條直線。根據兩條平行線與第三條直線相交，內錯角相等的原理，兩標杆的延長線構成的地球圓心角也必定是7.2度。因此，該圓心角所對應的弧，即兩觀測點之間的距離，自然是地球周長的1/50.他又根據商隊的行路日期、管理尼羅河航運的官員和皇家驛站所提供的測量資料，確定塞恩與亞曆山大之間的直線距離為5000希臘裏，於是計算出地球的周長為25萬希臘裏。為了提高精度和能被一圓周除盡，他最後修正為25.2萬希臘裏。這個數字約合39690公裏，與今天一般人接受的4萬公裏非常接近，精度達到了99%以上。當然，埃拉托色尼的高精度也部分地歸之於偶然的因素和巧合。簡言之，即各種正誤差和負誤差恰好抵消。
埃拉托色尼還創造了經緯網並繪製出當時已知世界的地圖。他認為已知世界的周圍是廣闊的海洋，海洋大於陸地彼此相連並包圍著陸地。因而他是古代“海洋論”的代表。後來的波昔多尼、斯特拉波、龐蓬尼、米拉等地理學家均堅持和發展了海洋優勢論。
地球學說的確立，地球大小的測出、海洋論的創立對後來的地理大發現至關重要。因為大地既然是球，在理論上便可以朝某個方向一直前進最後又回到原地；因為是海域包圍陸地的水球，理論上便可以乘船到達各大陸、大洲、大島；因為地球不太大，便可以在有限的時間內比較安全地到達。倘若地球過大，海洋過寬，而帆船的航速又很有限，便不可能橫渡大洋。因為不論攜帶多少食物、淡水，時間一長便會變質腐爛，人員便會遭到饑餓、焦渴、壞血病的侵襲而死去。後來達·伽馬在返航橫渡印度洋時，麥哲倫在橫渡太平洋時，都因此而死病枕藉。倘若地球按相似形再大兩倍，大西洋再寬兩倍，哥倫布的西航便必然失敗。這樣，地理大發現便隻能推後到蒸汽輪船時代才會發生和完成。
埃拉托色尼以後，又有希臘學者試圖更準確地測算地球的大小。其中波昔多尼測得的地球周長約合3.2萬公裏。希帕庫則接受了埃氏的測算結果。在測算原理和方法上，他們也有各自的創造。希帕庫還認為，地球表麵陸地封鎖海洋是普遍性的。印度洋同地中海一樣被陸地包圍或鎖閉；東岸從斯裏蘭卡起是另一個大陸的起點，那裏可能住有與西方對蹠的人（東西對蹠）。所以希帕庫是古代與“海洋論”相對立的“大陸論”的代表。後來的托勒密則繼承和發展了大陸優勢論。公元前2世紀的希臘學者馬洛斯的克拉特斯還製作了世界上第一隻地球儀。地球儀上繪製了兩大交叉的條狀洋，即赤道線上的洋和子午線上的洋。這樣地球表麵被分隔為四塊大陸，而當時已知的歐洲、亞洲的大部和北非都放在一塊大陸上。到了羅馬時期，公元前後的斯特拉波和一世紀的大普林尼進一步完善了球形大地說。斯特拉波根據站得高看得遠和物體愈升高就能被愈遠的人看見這兩條來論證海麵、地麵呈弧形。大普林尼則依據海洋表麵既呈弧形又無邊無緣被支撐著而不墜下這一點來論證大地大洋呈球形。
希臘學者還從理性和科學出發，推測有別的大陸存在。亞裏士多德認為，土地的比重比水重，因此地球各部分的陸地就必須彼此平衡。克拉特斯又提出世界對稱原理，所以在他的地球儀上從南北半球看各有兩個大陸，從東西半球看也各有兩塊大陸。公元前2世紀的希臘天文學家、地理學家希帕庫則進一步推論，已知的大陸群極其廣袤，且都在北半球。那麼，為了保持平衡，南半球也應該存在著大陸群。否則，南半球至少在表麵上就全是水，就比北半球輕，就無法維持平衡（地球其實無此平衡的需要）。以後的龐蓬尼·米拉、托勒密等均支持基於平衡、對稱理論上的南大陸群說。米拉稱其為“安提霍托勒”（俄文Антихтоны），托勒密則名為提拉·澳大利亞（拉丁文Terra Australis）。而地理學中的大陸優勢論、陸地包圍海洋說又與平衡、對稱理論有些孿生、呼應的關係。後來對南大陸的尋找導致了17世紀發現澳洲、19世紀發現南極洲。
在球形大地說的基礎上，古典學者還進一步研究與之匹配契合的製圖投影問題，即把地球表麵的經緯線網按照一定的數學法則轉移到平麵上。公元2世紀的推羅的馬林發明了等角正圓柱投影法。後來16世紀的大製圖家墨卡托重新啟用和完善了這一投影法。該方法至今仍用於編製海圖。古典西方世界的最後一位大天文學家、大地理學家托勒密則創立了圓錐投影法和偽圓錐投影法。前者至今仍常用於繪製中緯度沿東西方向延伸地區或小範圍地圖，後者至今仍常用於繪製小比例尺大範圍地圖、大洲圖。馬林、托勒密等人繪製了許多反映當時已知世界的世界地圖。托勒密還搜集了八千多個地方的經緯度。但他們接受了波昔多尼的地球周長3.2萬公裏的偏小數字。托勒密的著作和觀點在中世紀被奉為圭臬，對後來哥倫布等人認為西航到東方的路程不太遠有不小的影響。
同樣根據球形大地說，第一個測算出地球大小的攸多克索還提出，地球各部分是由太陽根據地球地平線對地球球軸的傾斜度而照射加熱的，傾斜度不同其熱量溫度也不同。於是他把地球按緯度圈劃分為不同的五個氣候帶，即赤道兩邊的熱帶，極圈以內的兩個寒帶，熱帶與寒帶之間的中緯度地區的兩個溫帶。亞裏士多德也認為，因太陽光線投射於地球球麵上不同點的投射角不同，發光發熱也就不同，從而造成了氣候帶的不同。他進一步認為熱帶是生命的禁區，因為太陽的直射光線帶來的炙熱焚毀一切動植物。公元前2世紀的波裏比阿則把地球表麵分為兩個在極圈內的寒帶，兩個在極圈與回歸線之間的溫帶，兩個在赤道與回歸線之間的熱帶。但他認為熱帶更適宜人類居住，人煙更稠密。前一世紀的龐蓬尼·米拉則認為，寒帶氣候嚴寒，海洋會結冰封凍，人無法居住；熱帶則氣候酷熱，海洋燙得沸騰，人也無法居住；隻有北溫帶和南溫帶有人居住，且它們的四季變化是相反的。波昔多尼除了把地球劃分為對天文觀測來說必不可少的5個地帶以外，也劃分為9個地帶，甚至還劃分為13個自然帶。它們是，北半球的兩個無人帶（寒帶和熱帶），4個有人帶——西徐亞人-克爾特人帶、中部帶、幹燥荒漠帶、埃塞俄比亞人帶；南半球也有與北半球類似的兩個無人帶和4個有人帶；然後還有一個共同的有人的赤道帶。斯特拉波則認為劃分為5個氣候帶便夠了，其中兩個極地寒帶無人，一個赤道熱帶也無人，而兩個溫帶有人。