Центром развития естественных наук в Халифате первоначально была территория Сирии и частично Юго-Запада Ирана. Здесь было положено начало переводам на арабский язык и комментированию сочинений античных авторов. Переводы с греческого и сирийского, ознакомившие учёных стран ислама со значительной частью античной научной литературы, во многих случаях были единственными источниками, по которым Западная Европа могла познакомиться с античной наукой. Например, только в арабском переводе дошли до нас «Механика» Герона и многие трактаты Архимеда. Через носителей арабской культуры в европейский обиход вошли многие технические новшества (компас, косой парус и др.), часть из них была воспринята из Китая и Индии.
-11 вв. - период бурного развития науки в Халифате. Багдад превращается в крупный научный центр со школами и библиотеками. Наряду с созданием огромной переводной литературы и комментариев к ней здесь уже начинает складываться научное направление, тесно связанное с решением прикладных проблем и практических задач строительства, землемерия, торговли. Интенсивно развиваются астрономия и математика, минералогия, описательная география.
В связи с распадом Халифата на отдельные государства (10 в.) наряду с Багдадом возникают новые научные центры: Дамаск и Халеб (Алеппо) в Сирии, Каир в Египте, Марага в Азербайджане, Самарканд в Средней Азии, Газни в Афганистане, а также центры испано-арабской культуры - Кордова, а затем Севилья и Гранада. В разное время крупными научными центрами были Бухара, Исфахан, где с конца 11 в. в обсерватории трудился персидский и таджикский поэт и учёный Омар Хайям (около 1048 - после 1122), писавший свои научные трактаты на арабском языке. В Каире с начала 11 в. функционировал «Дом знания», в котором работали астроном Ибн Юнус (950-1009) и математик и физик Ибн аль-Хайсам (около 965-1039); в 1004 здесь была построена обсерватория.
На формирование математики в странах ислама, помимо греческого наследия, большое влияние оказала и индийская научная традиция. Получила распространение десятичная позиционная система счисления с применением нуля, ведущая своё происхождение от индийской математики. Первое сочинение на арабском языке, посвященное арифметике, - трактат крупнейшего представителя багдадской школы аль-Хорезми (9 в.). В 15 в. самаркандский учёный аль-Каши ввёл в употребление десятичные дроби и описал правила действий над ним. Чрезвычайно велика роль Хорезми и Омара Хайяма в создании алгебры как самостоятельной математической дисциплины. Алгебраический трактат Хорезми содержит классификацию квадратных уравнений и приёмы их решений; трактат Омара Хайяма - теорию и классификацию кубических уравнений. Существенно усовершенствовали вычислительные приёмы Вируни, Каши и др.
Математики стран ислама превратили плоскую и сферическую тригонометрию из вспомогательного раздела астрономии в самостоятельную математическую дисциплину. В трудах Хорезми, аль-Марвази, аль-Баттани, Бируни, Насирэддина Туей были введены все шесть тригонометрических линий в круге, установлены зависимости между тригонометрическими функциями, исследованы все случаи решения сферических треугольников, получены важнейшие теоремы тригонометрии, составлены различные тригонометрические таблицы, отличавшиеся большой точностью.
Значительных успехов достигла астрономия. Вначале были выполнены перевод и комментирование трудов Птолемея и индийский астрономических сочинений - сиддхант. Центром переводческой деятельности был «Дом мудрости» и обсерватория при нём в Багдаде. Отправляясь от греческих методов моделирования движения небесных тел и индийских расчётных правил, арабские астрономы разработали способы определения координат светил на небесной сфере, а также правила перехода от одной из трёх употребляемых систем координат к другой. Даже в трактатах по астрологии содержались элементы важных естественно-научных знаний. Широкое распространение получили зиджи - собрания таблиц и расчётных правил сферической астрономии. До нас дошло около 100 зиджей 13-15 ввЗначительной точности добились арабские астрономы в измерении наклона эклиптики. При халифе Мамуне (9 в.) было проведено измерение градуса меридиана для определения размеров земного шара.
Продолжалась дальнейшая разработка наследия античной механики. Цикл работ по общим вопросам механики ведёт начало от перевода и комментирования трудов Аристотеля. Среди комментаторов естественнонаучных сочинений Аристотеля были Бируни и Ибн Сина.
Сведения по физике, в частности физике атмосферы и геофизике, содержатся в «Каноне Масуда», «Минералогии» Бируни, в «Книге знания» Ибн Сины. «Оптика» Ибн аль-Хайсама была широко известна в Западной Европе.
Большие успехи были достигнуты в медицине. «Канон врачебной науки» Ибн Сины долго был основным руководством в медицинской практике как на средневековом Востоке, так и в Западной Европе. Среди сочинений Бируни имеется трактат по фармакологии. Известен свод медицинских знаний ар-Рази (864-925). Разрабатывались вопросы хирургии, офтальмологии, терапии, психиатрии.
Некоторое развитие получили химия и ботаника.