Kao i matematika, i astronomija je već u začetku orijentalno-islamske civilitzacije pokrenula značajan naučni napredak. Kako piše Michael Hamilton Morgan u knjizi Izgubljena historija, muslimanski astronomi iz VIII stoljeća gotovo se ne razlikuju od muslimanskih matematičara, a astronomi počinju stasavati u Bagdadu čak i prije nego što je osnovana Kuća mudrosti, još u vremenu vladavine osnivača grada, halife el-Mensura, a zatim i za vrijeme vladavine halife Haruna er-Rešida. Ti ljudi sebe smatraju matematičarima, a ponekad i filozofima, koliko i ljubiteljima zvijezda. Pitanja vezana za nebo pokreću mnoga od matematičkih istraživanja u periodu abasijskih halifa. Učenjaci izračunavaju dužine kretanja zvijezda, faze i dužine lunarne godine, objašnjavaju i predviđaju pomračenja Mjeseca, pokušavaju procijeniti i razumjeti prirodu samog vremena prateći pozicije nebeskih tijela. Zašto je tako? Mnoge stvari sežu nazad do date Poslaniku i njegovih izjava o ključnim obrednim pitanjima. On je prenio da vjernici moraju obavljati namaz pet puta dnevno u određeno vrijeme, počinjući u zoru, a zatim i tokom dana i noću. Objasnio je da se vjernici moraju okrenuti ka Mekki kada klanjaju. Naučavao je da postoji 12 mjeseci u godini, uključujući i četiri sveta mjeseca, kao i ramazan, koji obilježava vrijeme kada je Muhammed primio svoju prvu objavu od Boga.
Predviđanje kada će se tačno pojaviti mlađak poseban je izazov za islamske astronome. U početku, kada rana muslimanska zajednica još uvijek nema dobro razvijen astronomsko-matematički pristup za označavanje protoka vremena, ljudi koriste faze mjeseca kako bi napravili kalendar. Oni se oslanjaju na viđenje mjeseca, prvog vidljivog mlađaka, kako bi obilježili prvi dan u mjesecu. Kasnije, nakon što su astronomsko-matematički pristupi postali prihvatljiviji, ljudi će se manje oslanjati na ljudsko viđenje a više na izračun položaja mjeseca. Do XXI stoljeća neke zemlje primjenjivat će tradicionalnu metodu viđenja mjeseca, dok će drugi slijediti matematičke izračune. U drugim izračunima, kao što je određivanje doba dana naprimjer, matematički izazov je odrediti nepoznate strane ili uglove ogromnog trougla sastavljenog od Zemlje i nebeske sfere, od poznatih strana i uglova. Muslimanski astronomi moraju formirati trougao čije su tri tačke ili vrhovi pozicija Sunca, zenit neba i sjeverni nebeski pol. Poznate veličine jesu Sunčev položaj i sjeverni nebeski pol. Vrijeme je ugao na ukrštanju dvaju lukova: jedan koji ide kroz luk zenita i pola, a jedan kroz luk Sunca i pola. Rani Grci koristili su nezgrapnu metodu ponovljenih izračuna kako bi procijenili vrijeme, a njihov sistem bio je nepraktičan: do trenutka kada bi dobili, vrijeme bi prošlo.
U razdoblju od nekoliko stoljeća muslimani su bili u mogućnosti da pojednostave taj proces korištenjem efikasnijih trigonometrijskih formula. Iako je jedna od trigonometrijskih funkcija, sinus, došla do njih iz Indije, astronomi u Bagdadu bili su u mogućnosti da utvrde preostalih pet i tako otključaju punu snagu trigonometrije: kosinus, tangens, kotangens, sekans i kosekans. Pronalaženje smjera Mekke za obavljanje namaza i određivanje muslimanskog kalendara potaknut će sfernu geometriju visokog nivoa i proučavanje sfera, koje ide daleko izvan geometrije ravnina, te će biti pokretač znatnih naučnih aktivnosti muslimanskih astronoma i matematičara. Međutim Poslanik i vjera nisu jedini motivi muslimanskih astronomskih istraživanja. Za svakodnevne administrativne svrhe, postoji dobar razlog zašto carstvo koje se proteže od Atlantskog okeana, preko Afrike, duboko u Srednju Aziju, te uz obale Arabije i Indije, gleda u zvijezde. Stanovnici hilafeta moraju biti u mogućnosti navigirati i pronaći svoj put od jedne do druge tačke.
Iako ozbiljno manjkave, uključujući i geocentričnu strukturu svemira, koja pogrešno opisuje svemir u kojem je Zemlja njegov centar, Ptolomejeve teorije održat će se do Kopernikovih izračuna. Muslimani će smatrati Ptolomejevo djelo najboljim razumijevanjem funkcioniranja svemira i uložit će znatnu energiju provjeravajući, potvrđujući, kritizirajući i poboljšavajući njegove formule. Neki će početi pronalaziti nedostatke i nedosljednosti, a nekolicina će dovesti u pitanje geocentrični pristup. Postoji sve više dokaza o dugoj tradiciji rasprava među muslimanskim filozofima i astronomima o kretanju Zemlje. Ove rasprave uključivat će naučnike poput Birunija iz XI i Tusija iz XIII stoljeća. Biruni, vjerovatno nadahnut indijskim heliocentričnim teorijama, također će dovesti u pitanje nepokretnu Zemlju iz Ptolomejevog modela, tvrdeći kako je moguće da se Zemlja okreće oko svoje ose. U XIII stoljeću, islamski astronomi propituju Ptolomejeve dokaze, tvrdeći da njegovi argumenti ne dokazuju u potpunosti da Zemlja miruje. Istraživanje implikacija rotirajuće Zemlje, uz zahtijevanje potpunih opservacionih dokaza Zemljinog kretanja, postat će jedna od najvećih kontroverzi islamske astronomije nakon XIII stoljeća, sve do Kopernikovog razdoblja, a možda je i dovela do njega. Paralelne rasprave dešavat će se u Evropi među intelektualnim teolozima kao što su Francuzi Nicole d’Oresme i Jean Buridan. Dok će muslimanski astronomi biti otvoreni za ideju rotirajuće Zemlje, Francuzi će u to odbiti povjerovati sve dok ne budu dostupni mnogo jači dokazi za njeno kretanje. Rasprave o kretanju Zemlje širit će se Evropom, iako se među evropskim autorima takva pitanja i dalje preispituju unutar teološkog prosuđivanja, dok će u islamskom svijetu rasprava biti dio čisto naučnog diskursa.
(...) Ibrahim el-Fezeri, Perzijanac iz Kunduza, područja koje će jednog dana postati dio Afganistana, također je pozvan na dvor Haruna er-Rešida. Tu piše raspravu o astrolabu, navigacijskoj spravi zasnovanoj na praćenju neba, grčkog i ptolomejskog porijekla, ali usavršenog u muslimanskom periodu. Astrolab je preddigitalni analogni kompjuter, uređaj bogate i složene konstrukcije koji obučenom korisniku omogućava da odredi geografske širine, bilježeći na početku koja su sazviježđa najbliža Suncu u zoru, a onda u podne mjereći stepensku razliku između Sunca i horizonta pomoću pokretne igle. Usporedbom tih mjerenja s kartom, korisnik može izračunati geografsku širinu. Astrolab je bio osnovno pomagalo plovidbe sve do XVIII stoljeća, kada je zamijenjen sekstantom. Astrolab pomaže u određivanju ne samo mjesta nego i tačnog vremena za namaz. Muslimanski astrolabi, dostigavši svoju punu slavu u IX i X stoljeću, stići će do el-Endelusa, a odatle u Englesku u XIII i XIV stoljeću. Engleski književnik iz XIV stoljeća Geoffrey, tvorac Priča iz Canterburyija, bit će privučen snagom astrolaba i napisat će esej o njemu. Naučnici s Univerziteta Oxford bit će fascinirani ovim uređajem i, dok prave vlastite instrumente, uključit će staro arapsko pismo i imena zvijezda u njihov dizajn.
