Omkring 250 f.Kr. udviklede han en metode baseret på at observere månens faser og bruge geometri. Han begrundede, at når månen er nøjagtigt halvt illumineret, danner vinklen mellem solen, jorden og måne en rigtig vinkel. Ved at måle vinklen mellem solen og månen på dette tidspunkt kunne han estimere de relative afstande.
Selvom hans metode var genial, var Aristarchus 'målinger langt fra nøjagtige på grund af begrænsninger i hans observationsværktøjer og forståelse af solsystemet. Imidlertid lagde hans forsøg grundlaget for senere astronomer til at forfine disse målinger.