نخستین رصدخانه حدود سال ۲۱۲ هجری (۸۲۸ میلادی) در بغداد بنا شد و دو اخترشناس برجسته، فضل بن نوبخت اهوازی و محمد بن موسی خوارزمی بر آن ریاست داشتند.و بعضی ها اعتقاد دارمد اولین رصد خانه را حاسب طبری آملی بنا کرده است.
پس از این رصدخانه، رصدخانه‌های پرشماری در جای جای سرزمین‌های اسلامی ساخته شد که هر یک با نام اخترشناسی برجسته، پیوسته‌است. رصدخانهٔ بتانی در رقه و رصدخانهٔ عبدالرحمان صوفی در شیراز از جملهٔ آن‌ها ست.
البته، پس از سدهٔ چهارم، رصدخانه‌ها با نام امیران ارتباط پیدا کردند، مانند رصدخانهٔ علاءالدوله در همدان، که برای بوعلی‌سینا بنا کرد. کمتر از یک سده بعد نیز ملکشاه سلجوقی، رصدخانهٔ بزرگی را بنیان نهاد که بزرگانی مانند عمرخیام نیشابوری در آن‌جا فعالیت داشتند و گاهشماری جلالی، دقیق‌ترین تقویم جهان، را طرح‌ریزی کردند.
پیشرفت رصدخانه‌ها با بنیان‌گذاری رصدخانه مراغه به اوج خود رسید. بنای این رصدخانه در سال ۶۵۷ هجری(۱۲۶۱ میلادی) به سفارش خواجه نصیرالدین طوسی و به فرمان هولاکو، نوهٔ چنگیزخان مغول، آغاز شد. هولاکو برای نگهداری این سازمان پژوهشی موقوفه‌های ویژه‌ای در نظر گرفت. کتاب‌خانه‌ای شامل ۴۰۰ هزار جلد کتاب و ابزارهای اخترشناسی، از جمله ذات‌الربع دیواری به شعاع ۴۳۰ سانتی‌متر، کره‌های حلقه‌دار (ذات‌الحلق)، حلقهٔ انقلابی، حلقهٔ اعتدالی و حلقهٔ سموت، نیز فراهم شد. در همین جا بود که زیج ایلخانی به سال ۶۷۰ هجری(۱۲۷۶ میلادی) فراهم شد.
رصدخانهٔ مراغه فقط مخصوص رصد ستارگان نبود و یک سازمان علمی گسترده بود که بیش‌تر شاخه‌های دانش درس داده می‌شد و مشهورترین دانشمندان آن عصر، از جمله قطب‌الدین شیرازی، کاشف علت اصلی تشکیل رنگین کمان، در آن‌جا جمع شده بودند.
به علاوه، چون در آن زمان ارتباط علمی چین و ایران به علت استیلادی مغولان بر هر دو سرزمین برقرار شده بود، دانشمندان چینی، از جمله فردی به نام فائو مون‌جی، در این مرکز فعالت داشتند. همچنین، فیلسوف و فرهنگ‌نامه نویس مسیحی، ابن‌العبری، در رصدخانهٔ مراغه به درس دادن اصل‌ها اقلیدوس و المجسطی بطلمیوس مشغول بودند.
اوج شکوفایی رصدخانه‌ها را در سدهٔ نهم هجری می‌بنیم، یعنی زمانی که الغ‌بیگ نوهٔ تیمور لنگ، رصدخانهٔ خود را در سمرقند بنا نهاد؛ رصد خانه‌ای که آن را با رصدخانهٔ استانبول باید حلقهٔ انتقال این سازمان به غرب دانست. الغ بیگ، که خود اخترشناس شایسته‌ای بود، بهترین ریاضی‌دانان زمان را در رصدخانهٔ خود، که پیشرفته‌ترین ابزارهای پژوهشی آن زمان (از جمله قوسی از نصف‌النهار به ارتفاع ۵۰ متر) را داشت، گردهم آورد. مهمترین آنان، غیاث‌الدین جمشید کاشانی بود.
