Από τις ενδείξεις, που διασώθηκαν, συνάγεται, ότι ο Διογένης ο Απολλωνιάτης ήταν σύγχρονος του Αναξαγόρα (γεννήθηκε περί το 500 π.κ.χ.) και πρεσβύτερος του Σωκράτη και του Δημόκριτου. Ο Αριστοφάνης στις «Νεφέλες» αναφέρεται στην κοσμογονική αρχή του Διογένη περί αέρος, όπως και ο κωμικός Φιλήμων. Από τις πληροφορίες αυτές συνάγεται το συμπέρασμα, ότι ο Διογένης ο Απολλωνιάτης έζησε και έδρασε κυρίως στην Αθήνα. Εργάσθηκε όμως και στο περίφημο αστεροσκοπείο της Απολλωνίας στην Κρήτη, όπου προέβη στην χαρτογράφηση της ουράνιας σφαίρας και σε μετεωρολογικές παρατηρήσεις.
Σύμφωνα με τον Σιμπλίκιο, ο Διογένης είχε γράψει πραγματείες με τίτλους «Περί Φύσεως», «Μετεωρολογία» και περί «Ανθρώπου φύσεως». Από την πρώτη, καθώς κι από την πραγματεία του Θεόφραστου «Φυσικαί Αιτίαι» (απόσπασμα 2), συνάγεται η κοσμογονική θεωρία του Διογένη. Το παν είναι άπειρο, ο κόσμος όμως είναι πεπερασμένος («Διογένης δε και Μέλισσος το μεν παν άπειρον, τον δε κόσμον πεπεράνθαι», Dox. 331). Η Γη είναι στρογγυλή και μετέωρος. Αρχή και στοιχείο των όντων είναι ο αέρας. Η κοσμογονική θεωρία του Διογένη συμπίπτει με τη θεωρία του Αναξιμένη (6 αι. π.κ.χ.) της Σχολής της Μιλήτου, την οποία φαίνεται πως ο Διογένης είχε αποδεχθεί.
Για να εξηγήσει ο Διογένης, πώς ο αέρας επιδρά δια του κυκλοφορικού συστήματος του οργανισμού στην εκδήλωση των ψυχικών και πνευματικών ικανοτήτων του ανθρώπου, επιχείρησε έκθεση της ανατομικής των φλεβών του οργανισμού, την οποία περιέλαβε ο Αριστοτέλης στην πραγματεία «Περί τα ζώα ιστοριών» (Γ2. 511 β.30). Η καθαρή σκέψη (το καλώς φρονείν) προκαλείται, όταν ο εντός του εγκεφάλου αέρας είναι καθαρός και ξηρός• διότι η υγρασία (ο αχνός) εμποδίζει το νου (κωλύειν γαρ την ικμάδα του νου). Γι’ αυτό τον λόγο κατά τον ύπνο και όταν είναι κάποιος μεθυσμένος, δεν σκέπτεται καλά.
Κατά τον Αριστοτέλη ο Διογένης υποστήριζε, ότι τα ψάρια αναπνέουν με τα βράγχια τον αέρα, ο οποίος είναι διαλυμένος στο νερό (Αριστοτέλους, «Περί αναπνοής», 471 α 13).
Σπουδαιότατο επίτευγμα του Διογένη θεωρείται η διατύπωση του φυσικού νόμου της αφθαρσίας της ύλης και της ενέργειας, την οποία ο Διογένης Λαέρτιος (ΙΧ 57) διέσωσε ως εξής: «Ουδέν εκ του μη όντος γίγνεσθαι ουδέ εις το μη ον φθείρεσθαι» (τίποτε δεν γίνεται εκ του μη υπάρχοντος και τίποτε υπάρχον δεν καταστρέφεται). Ο Διογένης Λαέρτιος επίσης αποδίδει στο Δημόκριτο την διατύπωση του φυσικού νόμου της αφθαρσίας της ύλης και της ενέργειας λέγοντας, ότι ο Δημόκριτος πρέσβευε: «Μηδέν τε εκ του μη όντος γίγνεσθαι μηδέ εις το μη ον φθείρεσθαι» (ΙΧ 44). Κατά τον Αέτιο όμως και ο Αναξαγόρας διατύπωσε το νόμο αυτόν. «Εδόκει γαρ αυτώ απορώτατον είναι, πως εκ του μη όντος δύναταί τι γίγνεσθαι η φθείρεσθαι εις το μη ον» («Δοξογράφοι», Diels 279). [Διότι νόμιζε (ο Αναξαγόρας) ότι είναι απορώτατο, πως είναι δυνατόν κάτι να γίνει εκ του μη όντος η να καταστραφεί εις το μη ον.]
Δεν είναι δυνατόν να αποφανθεί κάποιος μετά βεβαιότητας, ποιος από τους τρεις (Διογένης Απολλωνιάτης, Αναξαγόρας η Δημόκριτος) διατύπωσε τον νόμο της αφθαρσίας της ύλης και της ενέργειας πρώτος. Τέτοιες υψηλές επιστημονικές κατακτήσεις πάντως είναι αποτέλεσμα μακραίωνης επιστημονικής παράδοσης.
Η πραγματεία του Διογένους με τίτλο "Μετεωρολογία" είναι το πρώτο εγχειρίδιο Μετεωρολογίας στον κόσμο, ενώ το δεύτερο ανήκει στον Αριστοτέλη με τίτλο "Μετεωρολογικά" έναν αιώνα αργότερα.
Οι μετεωρολογικές απόψεις του Διογένους είναι:
1. Τα διάφορα μετεωρολογικά φαινόμενα (σύννεφα, βροχή, χιόνι κτλ) προκύπτουν από τις μεταβολές του αέρα
2. Η ανάφλεξη του αέρα προκαλεί την αστραπή και μετά τον κεραυνό
3. Ο κεραυνός χωρίς αστραπή προκαλείται από την βίαιη αναταραχή του αέρα
4. Το νερό της θάλασσας είναι αλμυρό εφόσον το γλυκό νερό εξατμίζεται από τις ηλιακές ακτίνες
5. Το νερό μετασχηματίζεται από τις ηλιακές ακτίνες σε αέρα(υδρατμούς). Ο αέρας αυτός συμπυκνούμενος σχηματίζει σύννεφα
6. Η βροχή προκύπτει από τα σύννεφα όταν συμπιεστούν από τον αέρα
7. Το αίτιο της παραγωγής των μετεωρολογικών φαινομένων είναι η ηλιακή θερμότητα που σχηματίζει μάζες θερμού αέρα
8. Ο αέρας που περιβάλλει την Γη, παρουσιάζει μια ημερήσια και μια ετήσια μεταβολή της θερμοκρασίας του.
9. Η θερμοκρασία του αέρα ελαττώνεται ανάλογα με το ύψος
10. Οι άνεμοι πνέουν από τις περιοχές όπου ο αέρας είναι πυκνός προς άλλες, όπου ο αέρας είναι αραιότερος
11. Οι υδάτινες επιφάνειες, όταν η θερμοκρασία του αέρα με τον οποίο έρχονται σε επαφή αυξηθεί, μετασχηματίζουν ένα μέρος τους σε αέρα (υδρατμό)
12. Η ομίχλη προέρχεται από την υγρασία και την συμπύκνωση του αέρα
13. ο ξηρός αέρας (ξηροί άνεμοι) επιταχύνουν την εξάτμιση των υγρών
14. Το χιόνι προκύπτει από τα νέφη με τον ψυχρό αέρα. Συγκεκριμένα όταν τα υγρά νέφη μεταβαίνουν στην στερεά κατάσταση, μετασχηματίζονται σε χιόνι
15. Το χαλάζι δημιουργείται όταν πήζει το νερό της βροχής που πέφτει
16. Τα σύννεφα αποτελούνται από συμπυκνωμένο αέρα
17. Η αστραπή σχηματίζεται όταν τα σύννεφα ¨σχίζονται¨ από την δύναμη των ανέμων
18. Η βροντή προκύπτει όταν σβήνει η φωτιά ενός υγρού νέφους που έχει πυρποληθεί
19. Το ουράνιο τόξο σχηματίζεται όταν οι ηλιακές ακτίνες πέφτουν πάνω στον συμπυκνωμένο αέρα
20. Η δρόσος, ο παγετός και η πάχνη δημιουργούνται στην επιφάνεια της Γης από συμπύκνωση λόγω ψύξεως του αέρα.
