음악을 과학적으로 규명하고 철학적으로 사색하는 음악학적 사고는 기원전 6세기의 피타고라스로부터 시작하여 플라톤, 아리스토텔레스, 아리스토크세누스, 그리고 유클리드를 거치면서 여러 가지 형태로 전개되어 왔다. 이들의 음악관은 서양 음악학의 원류로서, 고대 그리스 인들의 생활에서 음악의 위치, 사회적 · 교육적인면에서 음악의 역할, 그리고 다른 예술이나 과학과의 연관성 등 다양한 측면들을 면면이 반영하고 있다. 이중에서 기원전 570년경에 사모스에서 태어난 철학자이자 수학자인 피타고라스는 음악에 있어 과학적인 기초를 세운 인물로 '음악학의 시조'라 일컬어진다.

피타고라스는 자신의 이론을 글로써 남기지 않았기 때문에, 그의 이론은 피타고라스 학파라고 불리는 그의 추종자들을 통해서 기록되어 전해진 것이다. 피타고라스 학파는 오르페우스 교의 영혼 윤회설을 받아들였다. 영혼은 다른 세계에서 온 것으로 원래 신성을 소유하고 있었으나, 죄를 지어서 지금은 영혼의 무덤인 육체에 사로잡혀 있는 것이다. 그러나 속죄와 금기의 생활을 함으로써 정화의 길을 걸으면, 마침내는 육체와 그 육체의 감각에서 해방되어 다시 순수한 정신이 될 수 있다고 믿었다.

콩이나 동물의 심장, 생선 · 고기 · 술 등을 먹는 것, 재 위에 병 자국을 남기거나 침구에다 신체의 흔적을 남기는 것, 그리고 떨어지는 것을 줍는 것 등을 금해야 하는 것을 원칙으로 한다. 그러나 무엇보다도 필요한 것은 음악과 철학에 의한 정화이며, 이것에 의해 영혼을 정욕이나 속된 욕망에서 벗어나게 할 수 있다고 믿었다. 그리고 육체가 생리학적인 면에서 순결해지면 영혼이 구제를 받는다고 생각했다. 이런 육체의 순결화를 위해 의학에 대한 관심을 가지고 위 세척에 관한 지식을 발전시켰고, 이것이 건강에 미치는 가치를 역설했다. 즉, 신체의 정화와 음악과 철학에 의한 영혼의 정화를 믿었다.

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음악을 수학의 한 지류로 보았던 피타고라스는 정수론 · 기하학 · 천문학 · 음악의 네 학과를 근본적으로 동일한 것으로 보아 음계론을 수학과 물리학 · 천문학과 연계시켜 전개했다. 그는 자연과 음악적 소리의 관계를 탐구했고, 이 관계를 수적 비례로 표현해서 1과 4 사이의 숫자로 형성되는 비율의 현 길이에 의해 산출되는 음정들을 심포니(협화음)라고 규정했다. 피타고라스의 이론에서 협화음의 등급은 그들의 수적 비례의 단순성에 의거했다. 그러므로 옥타브(2:1)는 가장 첫번째이자 가장 완전한 협화음으로, 완전 5도(3:2)는 두번째 협화음, 그리고 완전4도(4:3)는 세번째 협화음으로 간주했다. 협화음과 불협화음은 상대적인 용어이므로, 다른 음정들은 그들의 복잡한 수적 비례 때문에 불협화음으로 분류되었다.

세 개의 천체권으로부터 지구에 이르는 거리의 비율도 음악에 있어서의 4도, 5도, 옥타브 사이의 비율과 같다고 보았다. 피타고라스에게 음악이란 감성적 예술이 아닌 추상화 · 절대화 된 것으로, 여기에서 음악의 기본 분류, 즉 무지카 문다나, 무지카 후마나 및 무지카 인스트루멘탈리스가 생겼다. 이 같은 음악 분류법은 중세 음악관에도 계속 영향을 주었다.