En sus inicios, la astronomía en el mundo islámico llevó a cabo una trayectoria similar a otras ciencias en el islam, con la asimilación de conocimientos extranjeros y la composición de estos elementos dispares para dar luz a una tradición original. Las principales contribuciones son indias, persas y griegas, conocidas y asimiladas por traducciones. Posteriormente, la astronomía árabe ejerce a su vez una influencia significativa en las astronomías india y europea e incluso en la astronomía china.

Los árabes aceptaron el sistema del griego Claudio Ptolomeo cuya obra Hè Megalè Syntaxis se tradujo al árabe como Almagesto, nombre con el que ha llegado a nuestros días. Sin embargo, los árabes no se limitaron a aceptar los principios de Ptolomeo sin más, sino que se cuestionaban sus indicaciones haciendo sus propias mediciones, tablas, cálculos y, en menor medida, observaciones, mejorando sus datos en cuanto a los movimientos de los planetas, como por ejemplo en la órbita de Mercurio.

Tradujeron, por tanto, el Almagesto y dieron nombre y catalogaron muchas estrellas visibles en el cielo como Aldebarán (a Tauri) o Altair (Aquilae) y varios términos astronómicos como alidada, acimut o Almicantarat, que evidencian por su morfología su origen, amén de que los nombres de las estrellas que utilizamos a diario son herencia de sus traducciones. El Astrolabio más antiguo que se conserva en la actualidad fue construido por el astrónomo persa Nastulus hacia el año 927 y se encuentra en el museo nacional de Kuwait, aunque en el siglo VIII ya era ampliamente conocido en el mundo islámico. 

Con cerca de diez mil manuscritos en el mundo, muchos de los cuales no han sido objeto de un inventario bibliográfico, el cuerpo astronómico árabe es uno de los componentes de la literatura científica medieval mejor conservados. Los textos estudiados hasta la fecha proporcionan una imagen fiable de la actividad astronómica y los estudios astronómicos interesaron tanto a matemáticos como a viajeros, hombres de religión e incluso al hombre común ya que su religión y el corán tienen abundantes referencias al Sol, la Luna y las estrellas. 

Dentro de sus principales exponentes cabe destacar a Al-Battani entre los siglos IX y X, Al-Farghani en el siglo IX y Al-Sufi durante el siglo X. El primero, Al-Battani, calculó el año solar en 365 días, 5 horas, 46 minutos y 24 segundos, todo ello con 2 minutos y 22 segundos de error según datos actuales. También corrigió alguna de las tablas de Ptolomeo relacionadas con el Sol y la Luna, siendo sus mediciones aún más precisas que las que tomó posteriormente Copérnico, al realizar sus observaciones muy cerca del Ecuador siendo sus mediciones menos susceptibles a la refracción atmosférica.

Mientras, aparacieron observatorios públicos y privados por doquier, ya que la astrología era considerada como ciencia y los soberanos tenían sus astrólogos personales que guiaban muchas de sus decisiones de Estado. Los primeros califas de Bagdad pusieron al frente de su Casa de la Sabiduría a un astrónomo, Yaya Belmansum, que concentra a su alrededor a los más destacados científicos de la época, poniendo a su disposición una excelente biblioteca y medios materiales abundantes.

Desde el siglo X califal se desarrolló una actividad astronómica en la península con astrónomos como Maslama Al-Mayriti, nacido en Madrid, que adaptó las tablas de Al-Juarismi y fundó una escuela de astronomía y matemáticas en Córdoba, perfeccionando el mapa celeste. La importancia de Al-Mayriti como astrónomo es grande, pues no sólo adaptó las tablas mencionadas al meridiano de Córdoba, sino que fue también el consejero astrológico de Almanzor, indicando los momentos oportunos en que se debían empezar las campañas y pronosticó el fin del califato y los detalles de cómo iba a ocurrir mucho antes de que sucediera.

Maslama Al-Mayriti observó el eclipse de sol del año 1004 y luego la aparición de un cometa en el año 1006. También sabía que iba a ocurrir la conjunción de Júpiter con Saturno en el signo de Virgo y de todos estos hechos dedujo que estallaría la guerra y, del último en concreto, que por ocurrir en un signo bifaz los soberanos que gobernaran durante la misma tendrían dos reinados distintos y así ocurrió con los califas que se sucedieron en el trono cordobés, volviendo al poder después de haber sido depuestos por primera vez.

También en el siglo X destacaron Ibn Al-Saffar e Ibn Al-Samh y fueron conocidos por sus estudios sobre el astrolabio y las esferas solares. La producción de astrolabios ocupa un lugar relevante y la calidad constructiva de los mismos junto con el repertorio decorativo de los más de 30 astrolabios andalusíes que se han conservado ponen de manifiesto su utilidad para la comunidad científica y en general para toda la sociedad. Es muy posible que nuestra comprensión de la astronomía se deba precisamente a la existencia del califato omeya. 

En el siglo XI, la astronomía y la ciencia en general decaen de manera muy pronunciada en Oriente Medio por la invasión de los turcos. Por suerte, bajo el mandato de Abd Al-Rahmán III y su sucesor, Al-Hakén II, el centro del conocimiento y la cultura islámica pasó de Bagdad a Córdoba y, por ende, se extendió en Al-Ándalus. Uno de los astrónomos más importantes del siglo XI fue Al-Zarqali, conocido como Azarquiel, que participó en la creación de las Tablas astronómicas toledanas comenzadas bajo la dirección de Said Al-Andalusí y empleadas para concretar la situación exacta de un cuerpo celeste en épocas futuras. También construyó un legendario reloj y calendario acuático en Toledo, estando considerado como un importante astrónomo, matemático y geógrafo de Al-Ándalus. 

Las Tablas, por tanto, tenían como función principal la de ofrecer a los astrónomos las posiciones en el cielo de cierto tipo de astros y las fechas en las que tenían lugar determinados fenómenos cósmicos como las fases de la Luna. Azarquiel, que tenía en su poder datos precisos sobre multitud de fenómenos gracias a la labor de sus ayudantes, pudo emplear las Tablas astronómincas para predecir los eclipses solares que sucederían años e incluso siglos más tarde. En Toledo, Azarquiel sirvió y trabajó hasta poco antes de que la secular capital cayera en manos del rey cristiano Alfonso VI el Bravo de Castilla y León. 

Su nombre es la forma latinizada de una especie de apodo con el que fue conocido en vida debido a sus intensos ojos azules (zarcos). Este reconocido sabio andalusí vivió en la ciudad de Toledo hasta que en el año 1085, debido a la conquista castellana de la ciudad, decidió emigrar a Sevilla. Destacó por su destreza en el trabajo de los metales elaborando instrumentos científicos de precisión, probablemente a petición de astrónomos árabes y hebreos del reino taifa de Toledo. Su notable comprensión de la astronomía le llevó a crear también innovaciones como la azafea, ideal para la navegación.

También Azarquiel fue capaz de encontrar cuál era el movimiento del apogeo solar, siendo éste la distancia máxima entre la Tierra y el Sol. Pudo determinar con gran precisión que el punto del apogeo solar variaba en 1º cada 299 años, analizando las observaciones de las que disponía durante los últimos veinticinco años. Del mismo modo, tuvo interés en la precesión de los equinoccios y escribió un trabajo sobre ello en el que describía de qué manera podría explicarse dado que el movimiento de rotación de la Tierra presenta una ligera variación a lo largo del tiempo.

Azarquiel había oído hablar de cierto aparato en la ciudad de Arín, en India, y del cual decían que señalaba las horas por medio de unas aspas desde que salía el Sol hasta que se ponía. Entonces se propuso construir un artificio parecido por medio del cual se supiera qué hora del día o de la noche era, y además se pudiera conocer la edad de la Luna. Para ello, construyó grandes estanques en una casa a las afueras de Toledo, a orillas del Tajo y cerca de la llamada Puerta de los Curtidores, haciendo que se llenasen de agua o se vaciaran según el crecimiento o mengua de la Luna.

Estas clepsidras de Azarquiel duraron hasta que el rey castellano Alfonso VII de León quiso saber cómo y de dónde llegaba el agua de los estanques y cómo se efectuaba el movimiento, ordenando desmontar una de ellas. Esta destrucción ocurrió en el año 528 de la Hégira, año 1134, a cuenta del astrónomo judío Hamis ben Zabara, pues éste había solicitado al rey que fuera él el encargado de desmontarla para estudiar su funcionamiento y poder manejarlo, pero finalmente no supo cómo montarla y quedó inutilizada.

Otro de los famosos inventos astronómicos de época andalusí es el astrolabio de Ibrahim Said Al-Sahlí, siendo un instrumento que permite determinar las posiciones de las estrellas sobre la bóveda celeste, habiendo sido creado también en Toledo en el año 1066 y que destaca por la peculiaridad de su funcionamiento, que no se asemeja a los demás astrolabios fabricados en su época. Gracias a las informaciones transmitidas por el mismo Al-Sahlí en su Historia de la ciencia sabemos que fue un joven sabio constructor de astrolabios en Toledo y, tras la muerte de Azarquiel, continuó trabajando en la capital del Tajo y luego en Valencia, su ciudad natal.

Este astrolabio data, por tanto, de la época de la taifa de Toledo (años 1035-1085), que estaba gobernada por Yahya Ibn Ismail Al-Mamún, también llamado Al-Mamún. Puede decirse que es una de las mejores piezas de la producción medieval peninsular y confirma el esplendor que vivió la astronomía y la ciencia en general en el reino taifa de Toledo. Este astrolabio, en forma de planisferio, se compone de varias piezas principales: araña o ankabût en árabe que contiene las indicaciones relativas a 24 estrellas, alidada, caja o madre y 5 láminas correspondientes a diferentes latitudes.

Actualmente se exhibe en el museo arqueológico nacional en Madrid y se trata de una pieza de latón con una altura de 33,50 cm y anchura y profundidad de 24,20 cm con un grosor máximo de 5 cm. Pesa poco menos de 2 kg y se encuentra, evidentemente, fundido y grabado. Contiene inscripciones en caligrafía cúfica que indican la fecha y lugar de su construcción. Sirve para un total de 11 latitudes, diez de ellas mediante las cinco láminas grabadas por ambas caras y la undécima grabada en el fondo de la caja madre.

Las latitudes que abarca son: lámina 1a en latitud 22º para la ciudad de La Meca, lámina 1b en latitud 25º para Medina, lámina 2a en latitud 30º para El Cairo, lámina 2b en latitud 38º 20' para Córdoba y Murcia, lámina 3a en latitud 32º para Al Kufra, lámina 3b en latitud 37º 30' para Sevilla, Málaga y Granada, lámina 4a en latitud 33º 10' para Bagdad, Damasco y Fez, lámina 4b en latitud 36º 30' para Almería y Algeciras, lámina 5a en latitud 39º 52' para Toledo y Madrid, lámina 5b en latitud 41º 30' para Zaragoza y Calatayud, así como el fondo de la caja madre en latitud 35º 30' para Mosul y Ceuta.

El astrolabio era usado por los navegantes, astrónomos y científicos en general para localizar los astros y observar su movimiento, para determinar el tiempo, tanto de día como de noche y para establecer las horas de la oración, aplicándose también en astrología y agronomía. También sirve para medir distancias por triangulación y los marineros musulmanes a menudo lo usaban para calcular con exactitud las cinco horas del salat o rezo y localizar la dirección de La Meca y el comienzo y fin del Ramadán. El astrolabio llegó a convertirse en el instrumento más famoso de la Edad Media y del Renacimiento.

El anverso del astrolabio contiene un calendario del zodíaco en el que el equinoccio de primavera corresponde al mediodía del 15 de marzo y una escala altimétrica denominada cuadrado de sombras. La corona o kursí en árabe en la parte superior del astrolabio está unida a una gran anilla que permite suspender el instrumento cuando se utilice y otra de sus peculiaridades es la duración de los arcos diurnos (tiempo de presencia del Sol sobre el horizonte) más largos y más cortos del año, siendo atípico en los instrumentos de medida utilizados en Al-Ándalus en aquella época.

En el año 1080, parece que el citado Al-Sahlí regresó a su tierra y ya instalado en la zona oriental de Al-Ándalus realizó para el gobernador de Murviedro, cerca de Sagunto, el globo celestre más antiguo conocido, siendo una esfera de latón de 209 mm de superficie, en 47 constelaciones y con 1015 estrellas grabadas con sus respectivas magnitudes. Por otra parte, el análisis de sus documentos encontrados muestra que Al-Sahlí construía más láminas para latitudes de las que cabían en la madre del astrolabio. Existe otro astrolabio a su nombre que se conserva en el museo de historia de la ciencia de Oxford y un globo celeste fechado en el año 478 de la Hégira conservado en el museo Galileo de Florencia.

A finales del siglo XI y comienzos del XII, los astrónomos andalusíes aceptaron el reto de Alhacén, es decir, desarrollar un modelo de esferas que evitara los errores encontrados en el modelo del ya citado griego Ptolomeo, siendo el punto de partida de la controversia en Al-Ándalus sobre la astronomía ptolemaica. Filósofos como Averroes, Maimónides, Abentofail e Ibn Bajjia eran partidarios del respeto absoluto a la física de Aristóteles y creían, por tanto, en los patrones concéntricos. El minarete de la mezquita almohade de Sevilla, conocido como La Giralda, hacia el año 1190 era un observatorio a la vez que alminar y allí Yabir Ibn Aflah hacía también observaciones para su Corrección del Almagesto.

La obra de Azarquiel, sin ir más lejos, la conocemos hoy fundamentalmente a través de las traducciones que hicieron los especialistas en astronomía encargados de la obra científica del Scriptorium real del citado rey Alfonso X. De este modo, entre los años 1225 y 1231 el también judío toledano Yehuda ben Moshe tradujo el Tratado de la azafea de Azarquiel al latín, que fue vertido en el año 1260 al castellano por el mismo judío toledano. Es más, las aportaciones astronómicas árabes llegan con claridad hasta finales del siglo XV y muchos historiadores de la ciencia han apuntado el gran olvido que sufre Azarquiel como figura relevante de la ciencia. 

Fueron cinco siglos en los que el islam creó y transmitió ciencia a los deprimidos estados europeos medievales, con la aportación de sus astrolabios, cuadrantes, dióptricos y brújulas. Los principales astrónomos y matemáticos que inauguraron la nueva época de las ciencias como Copérnico, Tycho Brahe, Kepler, Galileo y Newton bebieron en las fuentes de Al-Farghani, Azarquiel o Al-Battani. Azarquiel, de hecho, mediante análisis de sus datos, parece que también fue capaz de predecir la aparición de cometas por lo que habría aventajado en casi 700 años a Edmund Halley.

Durante los siglos XVI-XVIII, el astrolabio fue usado como el principal instrumento de navegación marítima hasta la invención del sextante en el año 1750. Por su parte, la precisión de las Tablas astronómicas toledanas era tal que Pierre Simon de Laplace, uno de los más destacados matemáticos de la llamada Ilustración entre los siglos XVIII y XIX, seguía utilizando las observaciones y anotaciones de Azarquiel para realizar los cálculos de las posiciones y predicciones planetarias. Cabe señalar que el cráter lunar Arzachel lleva este nombre en su memoria como se hiciera con el también andalusí Abbás Ibn Firnás.