Vers 330 avant J-C, il embarque à Gadir (Cadix) pour un voyage maritime qui le conduira jusqu'en Islande et dans la mer Baltique. C'est le premier voyage scientifique connu.
Ayant pris conscience de l'obliquité de l'écliptique, les astronomes du IVème siècle avant J-C ont pu dégager de leurs théories une conclusion étonnante : l'existence, au nord, d'une zone où le soleil ne se couche pas l'été et ne se lève pas l'hiver, il fallait le voir pour le croire.
C'est ce qu'a fait Phytéas en -330, il avait 50 ans.

En Août 332 Av J-C, après un siège de six mois, la ville phénicienne de Tyr tombe aux mains d'Alexandre le Grand, les grecs sont les nouveaux maîtres de la méditerranée.
Pythéas en profite et en 330, il s'embarque à destination du port phénicien de Gadir, au delà des colonnes d'Hercule.
Il ne bénéficiait d'aucun soutien officiel, il est donc probable qu'il a voyagé comme simple passager à bord d'un navire de commerce.
Au IVeme siècle avant notre ère, les Phéniciens étaient les seuls navigateurs connaissant l'océan et ses dangers.
Pour partir dans le nord, Phytéas devait trouver un embarquement sur un de leurs navires.