Хотя уже в ХIII в. в руки арабов попали сокровища античной и эллинистической (александрийской) науки и культуры, знакомство с этими сокровищами началось лишь век спустя, главным образом через Индию. Один из первых багдадских халифов аль-Мансур собрал вокруг себя ученых с Запада и из Индии, и по его приказу в последней четверти VIII в. были переведены на арабский язык индийские сиддханты Брахмагупты и Ариабхаты. Уже вскоре при дворце халифов в Багдаде в «Доме мудрости» и в созданной здесь обсерватории группа ученых из сирийских христиан занялась переводом научных сочинений непосредственно с древнегреческого. Однако первые попытки сделать полный перевод знаменитого «Мегале синтаксиса» Птолемея, предпринятые по приказу нового халифа Гаруна аль-Рашида двумя еврейскими учеными в том же VIII в. оказались неудачными. Впервые полный перевод его с греческого был сделан в IХ в. арабским ученым Сабитом ибн Куррой (836-901 гг.). Сабит ибн Курра известен также открытием иллюзорного явления трепидации (вариации прецессии), попытки учета которой в течение веков неоправданно усложняли составление астрономических таблиц.

Знакомство с индийским переложением теории Птолемея и тем более с переводом самого «Альмагеста» стимулировало, с одной стороны, развитие наблюдательной арабской астрономии и строительство первых больших инструментов, а с другой стороны, соответствующего математического аппарата, как и математики вообще. Так, аль-Баттани, проводивший наблюдения в Багдаде, в период 878-918 гг., уточнил, по сравнению с измерениями Птолемея, наклон эклиптики к экватору. Аналогично, сравнив с данными Птолемея современное ему положение солнечного апогея, аль-Баттани открыл его движение. Абу-ль-Вэфа (939/940-998 гг.) обнаружил новое неравенство в движении Луны, получившее позднее название вариации. Ему же принадлежит первое после античности большое оригинальное сочинение по астрономии, которое одно время принимали за перевод «Альмагеста».

После Х в. новыми научными центрами арабской культуры были в разное время Каир, где был учрежден «Дом знания» и обсерватория, где трудился известный астроном Ибн Юнис (950-1009 гг.); Исфахан, где в обсерватории работал поэт и ученый Омар Хайям (ок. 1048 - после 1122 гг.); позднее – Марага (Мераге) и, наконец, Самарканд.

В одном из таких центров – Газни, на юго-востоке Афганистана, долгое время жил и работал великий ученый и мыслитель Бируни (973-1048).

Бируни был первым ученым-энциклопедистом арабского мира. Его труды (свыше 150) охватывают астрономию и географию, физику и математику, геологию и минералогию, химию, ботанику, хотя сами эти науки были еще далеки от своего оформления. Он был также выдающимся историком и этнографом и впервые описал в большом труде «Индия» (1030 г.) историю культуры и науки Индии, где он прожил несколько лет. Математике и астрономии посвящено свыше 40 сочинений Бируни.

Бируни был незаурядным наблюдателем и конструктором. Он построил первый в мире, причем невиданно огромный неподвижный стенной квадрант с радиусом дуги 7,5 м, что позволяло отмечать положения солнца и планет с точностью до 2 градусов. Бируни с высокой точностью измерил наклон эклиптики к экватору и определил уменьшение этой величины за 100 лет. Он применил также новый метод измерения радиуса Земли по наблюдению с вершины горы понижения горизонта. За 600 лет до Снеллиуса (1617 г.) Бируни изобрел метод, сходный с триангуляцией. Эти исследования и результаты Бируни изложил в фундаментальных сочинениях: «Книга истолкования основных начал астрономии» (1029-1034 гг.), «Канон Мас’уда» (Астрономические таблицы и звездный каталог) и «Индия». Первые два сочинения в течение веков служили главными учебниками астрономии в арабском мире и на Востоке в целом.

И все же важнейшим вкладом Бируни в развитие естествознания могли бы стать его идеи, высказанные в связи с анализом «Альмагеста», а также «Ариабхатии» и ее критики Брахмагуптой. Он впервые полностью перевел «Альмагест», а также «Начала» Евклида на санскрит для индийцев. Не поддавшись всеобщему преклонению перед авторитетом Птолемея, Бируни выступил с критическими замечаниями о его системе, хотя это было небезопасно по религиозным соображениям. Он в принципе допускал осевое вращение Земли‚ хотя из физических соображений склонялся к ее неподвижности. Бируни не считал реальным движение Земли по тем же, что и Птолемей, физическим соображениям. Но выразил он их, не искажая Птолемея и намного осмысленнее Брахмагупта. Он говорил о возможном (при вращении Земли) отрыве от нее не только птиц, облаков, но, что особенно интересно, «предметов, брошенных высоко к небу».

Он первым среди астрономов арабского мира воспринял идею тяготения, ознакомившись с нею у Брахмагупты. Солнце и звёзды Бируни считал огненными шарами, а Луну и планеты – темными телами, отражающими солнечный свет. В его утверждениях о том, что звезды в сотни раз больше Земли, звучит отголосок оценки размеров Солнца Аристархом Самосским и, более того, убеждение в том, что звезды подобны Солнцу. Бируни считал звезды подвижными и объяснял их видимую неподвижность колоссальной удаленностью.

Бируни принадлежит ряд глубоких высказываний астрофизического характера: о том, что явление зари – это результат свечения пылинок в лучах скрытого под горизонтом Солнца; о «дымоподобной» природе светящихся «хвостов», видимых возле Солнца во время полных солнечных затмений (корона). Он первым отметил в результате собственных наблюдений слабое свечение неба перед рассветом и после окончания сумерек в виде «волчьего хвоста» (зодиакальный свет) и характерный красноватый цвет Луны при полных лунных затмениях. Бируни резко высмеивал астрологию, возродившуюся на средневековом Востоке. К лженаучным он относил и идею позднего Аристотеля о неподвижном ‹перводвигателе». В Европе Бируни был «открыт» лишь в ХIХ в., после появления в 1888 г. английского перевода его «Индии».

Научившись по сочинениям греков делать астрономические инструменты и значительно повысив точность измерений на них‚ главным образом за счет увеличения размеров угломерных инструментов - секстантов и квадрантов, а также за счет перехода и длительным систематическим наблюдениям, арабские астрономы вскоре заметили неточность птолемеевых астрономических таблиц.

Поэтому в дальнейшем основные усилия их были направлены на составление новых солнечных, лунных и планетных таблиц (по-арабски зиджей), равно как на составление новых звездных каталогов. Это наблюдательное содержание арабской астрономии сохранилось и в среднеазиатских научных центрах.

Особенно прославились на этом поприще астрономы-наблюдатели Насирэддин Туси (1201-1274), уроженец Хамадана, и Улугбек (1394-1449), внук монгольского завоевателя Тамерлана, правивший в Самарканде, близ которого он построил уникальную по тем временам обсерваторию.

Насирэддин Туси руководил Марагинской обсерваторией и научной школой. Он уточнил постоянную прецессии. Под его руководством в 1271 г. были составлены ‹Ильханские таблицы», включавшие новый звездный каталог, а также таблицы Солнца, Луны и планет.

Астрономы обсерватории Улугбека в течение 30 лет проводили систематические наблюдения Солнца на уникальном грандиозном квадранте (с радиусом дуги более 40 м). В результате с неслыханной до той поры точностью были измерены положение точки весеннего равноденствия, наклон эклиптики к экватору, длина тропического года. С помощью других инструментов был составлен новый звездный каталог более чем тысячи звезд, причем положение около 700 звезд было определено заново и с довольно высокой по тем временам точностью для таких массовых намерений. Эти результаты вошли в «Гураганские таблицы» (1437), название их происходит от имени правителя-астронома Улугбек Гураган.

Что касается самой теории Птолемея, то восточные астрономы главным образом совершенствовали ее математический аппарат, соглашаясь с принципом и схемой геоцентрической системы мира. Аль-Баттани усовершенствовал сферическую тригонометрию, введя вслед за индийцами синусы. Далее в трудах Бируни, Насирэддина Туси и других тригонометрия получила развитие как самостоятельная наука.

Систему мира Птолемея арабские астрономы пытались совершенствовать лишь в направлении усиления ее геоцентрических основ. Так, Насирэддин первым отверг птолемеев эквант, заменив его новой системой кругов, чем сделал шаг назад.

Таким образом, астрономы внесли вклад в развитие наблюдательной астрономии и математического аппарата этой науки (как и в саму математику). Вклад же в «развитие» астрономической картины мира в трудах арабских астрономов был исключительным. Главным наследием астрономов средневекового Ближнего и Среднего Востока стали их многочисленные «Зиджи» (их сохранилось около ста), которые в последующие века оказались полезными при изучении мира звезд.