La transición del período clásico al helenístico se produjo durante el siglo IV a. C. Tras las conquistas de Alejandro Magno (336 a. C. a 323 a. C.), la cultura griega se extendió hasta la India, como lo revelaron las excavaciones de Ai-Khanoum en el este de Afganistán y la civilización de los grecobactrianos y los indo-griegos. El arte greco-budista representó un sincretismo entre el arte griego y la expresión visual del budismo.
Así, el arte griego se volvió más diverso y más influenciado por las culturas de los pueblos atraídos a la órbita griega. En opinión de la mayoría de los historiadores del arte, también decayó en calidad y originalidad; esto, sin embargo, es un juicio subjetivo que los artistas y amantes del arte de la época no habrían compartido. Nuevos centros de cultura griega, particularmente en escultura, se desarrollaron en Alejandría, Antioquía, Pérgamo y otras ciudades. En el siglo II, el creciente poder de Roma también había absorbido gran parte de la tradición griega y también una proporción cada vez mayor de sus productos.
Durante este período, la escultura se volvió cada vez más naturalista. Gente común, mujeres, niños, animales y escenas domésticas se convirtieron en sujetos aceptables para la escultura, que fue encargada por familias adineradas para el adorno de sus hogares y jardines. Se produjeron retratos realistas de hombres y mujeres de todas las edades, y los escultores ya no se sentían obligados a representar a las personas como ideales de belleza o perfección física. Al mismo tiempo, las nuevas ciudades helenísticas que surgieron en todo Egipto, Siria y Anatolia requirieron estatuas que representaran a los dioses y héroes de Grecia para sus templos y lugares públicos. Esto hizo de la escultura, como la cerámica, una industria, con la consecuente estandarización y cierta merma de calidad. Por estas razones, han sobrevivido muchas más estatuas helenísticas que las del período clásico.
Algunas de las esculturas helenísticas más conocidas son la Victoria alada de Samotracia (siglo II o I a.C.) la estatua de Afrodita de la isla de Melos conocida como la Venus de Milo (mediados del siglo II a.C.) Gálata moribundo (alrededor del 230 a.C.) y el grupo monumental Laocoonte y sus hijos (finales del siglo I a.C.). Todas estas estatuas representan temas clásicos, pero su tratamiento es mucho más sensual y emocional de lo que el gusto austero del período clásico hubiera permitido o sus habilidades técnicas permitidas.
Los descubrimientos realizados desde finales del siglo XIX en torno a la antigua ciudad egipcia de Heracleum (ahora sumergida) incluyen una representación de Isis inusualmente sensual, detallada y feminista (en oposición a deificada) del siglo IV a.C., que marca una combinación de formas egipcias y helenísticas. comenzando alrededor de la época de la conquista de Egipto por Alejandro Magno.
La escultura helenística también estuvo marcada por un aumento de escala, que culminó en el Coloso de Rodas (finales del siglo III), que tenía el mismo tamaño que la Estatua de la Libertad. El efecto combinado de terremotos y saqueos ha destruido esta y otras obras de gran envergadura de este período.