Καταγόταν από τη Μίλητο της Ιωνίας. Την εποχή του Θαλή η Ιωνία (μαζί με πολλές σπουδαίες αποικίες, όπως η Μίλητος, η Έφεσος, η Σμύρνη, η Φώκαια, η Χίο, η Σάμος) ήταν το κέντρο του Ελληνικού πολιτισμού. Ο Θαλής ταξίδεψε στην Αίγυπτο και τη Βαβυλώνα και γνώρισε από κοντά τον πολιτισμό αυτών των λαών.
Όπως οι περισσότεροι άνθρωποι της εποχής του, έτσι και αυτός μαγεύτηκε από τις μεγάλες πυραμίδες στην Γκίζα της Αιγύπτου. Όταν ταξίδεψε στην Αίγυπτο και είδε τις πυραμίδες, θέλησε να μάθει πόσο ύψος έχουν. Δυστυχώς όμως ακόμα και οι ίδιοι οι Αιγύπτιοι δεν γνώριζαν το ύψος τους. Έτσι όταν τους ρώτησε, του απάντησαν ότι θα κάνουν χρησμό στους θεούς για να τους απαντήσουν. Ευτυχώς βέβαια δε χρειάστηκε να περιμένουμε τους θεούς των Αιγυπτίων, αφού ο Θαλής μέτρησε το ύψος της κάθε πυραμίδας και απέσπασε το θαυμασμό του βασιλιά της Αιγύπτου Άμασι.
Για τη μέτρηση του ύψους των πυραμίδων χρησιμοποίησε ένα ραβδί, το οποίο στήριξε κάθετα στο έδαφος δίπλα από τις πυραμίδες. Στη συνέχεια περίμενε μέχρι το μήκος της σκιάς του ραβδιού να γίνει ίσο με το ύψος του. Όταν συνέβη αυτό μέτρησε το μήκος της σκιάς της κάθε πυραμίδας. Προφανώς, τη χρονική στιγμή όπου το μήκος της σκιάς του ξύλινου ραβδιού γινόταν ίσο με το ύψος του, τότε όλα τα αντικείμενα (που ήταν κάθετα τοποθετημένα στο έδαφος) σχημάτιζαν μια σκιά, με μήκος ίσο με το ύψος τους. Οι πυραμίδες δεν αποτελούσαν εξαίρεση και έτσι το ύψος μπορούσε να μετρηθεί από το μήκος της σκιάς τους.
Από τότε οι Αιγύπτιοι κατέγραψαν το αποτέλεσμα και δεν βρέθηκαν ποτέ ξανά στη δύσκολη θέση να μην μπορούν να απαντήσουν στο ερώτημα, πόσο ύψος έχουν οι πυραμίδες.
Ο Θαλής θεωρείται ο πρώτος φιλόσοφος που επιχείρησε να ερμηνεύσει τον κόσμο απορρίπτοντας τους μύθους και τις δεισιδαιμονίες της τότε εποχής. Ο Θαλής ισχυριζόταν ότι καθετί που υπάρχει στη φύση έχει ως αρχή κάποια υγρή πρώτη ουσία ή το νερό. Όλα γεννιούνται από αυτήν την πρώτη πηγή.
Το σχήμα της γης είναι σαν επίπεδος δίσκος που πλέει πάνω στα νερά.
Κατά τον Θαλή η γη είναι επίπεδη, αφού η γνώση της σφαιρικότητας είναι μεταγενέστερη. Πρώτοι που μίλησαν για τη σφαιρικότητα της γης ήταν οι Πυθαγόρειοι. Το ότι ο Θαλής έκανε λάθος σε αυτό το σημείο, δεν έχει καμία σημασία αν αναλογιστούμε τα αστρονομικά του επιτεύγματα.
Μερικά από τα αστρονομικά επιτεύγματα του Θαλή είναι ο καθορισμός της διάρκειας του έτους σε 365 ημέρες και η απόδειξη ότι η τέσσερις εποχές δεν είναι ισόχρονες (δεν διαρκούν το ίδιο δηλαδή). Διατύπωσε ότι ο πολικός αστέρας δείχνει πάντα τον βορρά και μπορεί να καθοδηγεί τους ναυτικού την νύχτα. Μια πολύ σημαντική ανακάλυψη είναι ότι η διάμετρος του ήλιου είναι το 1/720 της φαινομενικής τροχιάς του γύρω από την γη. Επίσης η διάμετρος της Σελήνης είναι το 1/720 της τροχιάς της γύρω από τη γη. Προσέξτε αυτούς τους δύο λόγους. Όπως παρατηρείτε είναι ακριβώς ίδιοι. Αυτό είναι πολύ σημαντικό, γιατί χάρη σε αυτήν την σύμπτωση μπορούμε να παρατηρήσουμε το εκπληκτικό φαινόμενο της έκλειψης του ηλίου. Αν δεν συνέβαινε κάτι τέτοιο, ο δίσκος της Σελήνης και του ηλίου δεν θα φαίνονταν ίδιοι στον ουρανό και η Σελήνη δεν θα μπορούσε να καλύψει τον ήλιο, κάθε φορά που θα περνούσε από μπροστά του.
Η φήμη του Θαλή απλώθηκε σε όλη την Ελλάδα, όταν προανάγγειλε την έκλειψη του ηλίου που έγινε ορατή στην Ελλάδα στις 28 Μαΐου του 585 π.Χ., την ώρα που πολεμούσαν οι Λυδοί εναντίον των Μηδών.
Για τις αστρονομικές του έρευνες χρησιμοποίησε όργανα που είχε εφεύρει ο ίδιος.
Στη γεωμετρία ο Θαλής διαμόρφωσε τη θεωρία για τα σκαληνά τρίγωνα, απέδειξε ότι η διάμετρος διαιρεί τον ήλιο σε δυο ίσα μέρη, ότι οι γωνίες ισοσκελούς τριγώνου είναι ανάλογες προς τις απέναντι πλευρές, ότι αν δύο τρίγωνα έχουν μια γωνία ίση και τις προσκείμενες σε αυτήν πλευρές ίσες, τότε είναι ίσα κ.τ.λ. Ανάμεσα στα θεωρήματα ανήκει και το γνωστό θεώρημα των αναλογιών, σύμφωνα με το οποίο αν παράλληλες ευθείες τέμνουν δύο ευθείες, τότε ορίζουν σε αυτές τμήματα ανάλογα. Σήμερα το θεώρημα αυτό είναι γνωστό ως το θεώρημα του Θαλή.
Ωστόσο η μεγαλύτερη προσφορά του Θαλή στην ανθρωπότητα είναι ότι αυτός πρώτος χρησιμοποίησε τις αποδείξεις στα μαθηματικά, θέτοντας το βασικό εργαλείο για την ανάπτυξη των θετικών επιστημών.
