Πυθαγόρειος φιλόσοφος που έζησε την ίδια εποχή με τον Σωκράτη. Είναι ο πρώτος Πυθαγόρειος που άφησε γραπτό έργο. Θεωρούσε ότι ο κόσμος είναι ένα μείγμα από όντα άπειρα (δηλαδή, χωρίς αρχή και τέλος) και όντα περατά (δηλαδή, με αρχή και τέλος), που όλα μαζί συνδέονται αρμονικά.

Δεν γνωρίζουμε πολλά για τη ζωή του Φιλόλαου. Καταγόταν από τη νότιο Ιταλία αλλά έζησε στη Θήβα στο τέλος του 5ου αιώνα π.Χ., την ίδια εποχή με τον Σωκράτη. Είναι ο πρώτος Πυθαγόρειος που έγραψε βιβλίο, το Περί φύσεως, τίτλο που χρησιμοποιούσαν συνήθως στα έργα τους οι Προσωκρατικοί φιλόσοφοι. Από το βιβλίο αυτό σώθηκαν μερικά αποσπάσματα αλλά λίγα θεωρούνται γνήσια. Υπήρχε μάλιστα η φήμη ότι ο Πλάτων αγόρασε το βιβλίο του Φιλόλαου και σύμφωνα με αυτό έγραψε τον Τίμαιο.

Όλος ο κόσμος είναι μια αρμονική σύνθεση του άπειρου με το περατό. Επειδή οι Πυθαγόρειοι θεωρούσαν ως αρχή του κόσμου τους αριθμούς, και ο Φιλόλαος ανήκε στους Πυθαγόρειους, άρα το άπειρο και το περατό θα έχουν σχέση με τα μαθηματικά. Γράφει: «όλα τα πράγματα έχουν αριθμό, διότι χωρίς τον αριθμό δεν μπορούμε να γνωρίσουμε κάτι». Όσα είναι αντίθετα μεταξύ τους συνδέονται χάρη στην αρμονία, γι αυτό επικρατεί τάξη στον κόσμο. Στο μέσο της σφαίρας του κόσμου υπάρχει η εστία, η οποία πιθανόν είναι η φωτιά (το πυρ), όπως υποστήριζαν οι Πυθαγόρειοι. Έτσι, λοιπόν, στη φιλοσοφία του ο Φιλόλαος συνδέει τα μαθηματικά των Πυθαγορείων με τις απόψεις των Προσωκρατικών για τη φύση. Το νέο στοιχείο που εισάγει είναι η αρμονία που κυριαρχεί στον κόσμο.

Οι Πυθαγόρειοι, όπως λέει ο Αριστοτέλης, είχαν φτιάξει ένα αστρονομικό σύστημα στο οποίο η Γη, οι πλανήτες και οι απλανείς αστέρες (=οι σταθεροί) περιστρέφονταν γύρω από ένα κεντρικό πυρ. Επειδή όμως οι πλανήτες που περιστρέφονταν ήταν εννέα, και οι Πυθαγόρειοι ήθελαν να τους κάνουν δέκα που είναι ο τέλειος αριθμός (ως άθροισμα των τεσσάρων πρώτων, 1+2+3+4=10), γι αυτό προσέθεσαν και μία δεύτερη Γη να περιστρέφεται γύρω από το πυρ. Το σημαντικό σ’ αυτή τη θεωρία είναι ότι η Γη κινείται και ότι ο κόσμος βρίσκεται σε αρμονία και παράγει αρμονική μουσική. Με τον ίδιο τρόπο οι Πυθαγόρειοι μιλούσαν για την «αρμονία των σφαιρών», την ουράνια μουσική που παράγουν οι πλανήτες και οι αστέρες όταν κινούνται, που μόνο όσοι είναι εκπαιδευμένοι μπορούν να την ακούσουν.

Ο Πλάτων στον διάλογό του Φαίδων προτείνει στους συνομιλητές να συζητήσουν τη θεωρία του Φιλόλαου ότι η ψυχή είναι αρμονία για το σώμα και ότι δεν επιζεί μετά τον θάνατό του. Αυτό, όμως, φαίνεται ότι δεν ισχύει διότι ο Φιλόλαος ανήκε στους Πυθαγόρειους που υποστήριζαν την αθανασία της ψυχής μετά τον θάνατο του σώματος. Όπως φαίνεται στα έργα Φίληβος και Τίμαιος, ο Πλάτων επηρεάστηκε από τον Φιλόλαο και χρησιμοποιούσε τα μαθηματικά για να ερμηνεύσει τον κόσμο και το σύμπαν.