这是以伊朗地区为中心先后建立起来的两个蒙古人王朝。蒙人一般对各种宗教持宽容态度；伊儿汗王朝在立国40余年后且又改宗伊斯兰教；特别是，经过阿拉伯倭马亚(Umayyad，亦译作“伍麦叶”)王朝(中国古籍中称作“白衣大食”)、阿拔斯王朝的持续征战，阿拉伯人在公元9世纪中期就已完成了对中亚地区的“伊斯兰征服”，因而此后中亚蒙古王朝的天文学—星占学进展，仍不妨归于伊斯兰天学的大范畴内叙述。
     公元13世纪中叶，持续了五百余年的阿拔斯王朝已经风雨飘摇，蒙古人大举西进，首领旭烈兀(Hūlāgū，有时也拼作Hülegü，成吉思汗之孙)于1258年攻陷巴格达，建立起伊儿汗(IlKhān)王朝。这旭烈兀热衷天学，敬重学者，在西征途中访到了一位大贤--当时正在隐居著述的突斯人纳绥尔丁(Tūsī，Nasir alDīn al，1201～1274)，这是伊斯兰世界又一位百科全书式的人物，通晓天文星占、数学、矿物学、逻辑学、伦理学、哲学等(皆有他传下的著作为证)。旭烈兀以高薪将他聘为朝中顾问，大加礼敬，并任命他为新朝的首席天学家，于1259年开始在马拉盖(Marāgha，今伊朗西北部大不里士城南)建设大型天文台，由此掀开世界天学史上动人的新页。


     因有新兴王朝充裕的财力支持，加之以广招贤才，马拉盖天文台建成了当时最先进的天文台。台上装备精良，有大型的墙象限仪、装置着五个环和一个照准仪的复杂浑仪、具有两个象限仪的平径环仪、星位角尺等。天文台还附设一所藏书丰富的图书馆，号称藏有“所有科学的书籍”。天文台还吸纳各国学者来此工作，现代研究者们相信，来此工作的学者中有一个中国人，可惜至今仍未能考定其姓名身世。马拉盖天文台一度成了当时伊斯兰世界的学术中心(此时巴格达、开罗等处都已随着王朝更替而式微了)。
     马拉盖天文台在纳绥尔丁主持下，编写了一批天学论著，其中最重要的是《伊儿汗历数书》(Zīj IlKhānī)这是在该天文台十余年观测的基础上编算而成的。此书原用波斯文写成，后译为阿拉伯文，其中一部分于1650年被译成拉丁文。书中最重要的贡献，用今天的眼光看来，是测定岁差常数为51″／年。


   纳绥尔丁又著有《天文宝库》(Tadhkirah)一书。书中不满意托勒密的行星小轮模型，试图另出新意。他主张一种由许多大小不等的球相互内切或外切组成的体系，各球以不同的方向和速度旋转。他对此颇为自负，认为是前人未得之秘。
     纳绥尔丁还为托勒密《至大论》写过评注(一千多年间，西方天学家为这本名著写过无数评注)，并将阿拉罕-索非(Abd alRahān alSūfī)所著的《恒星图像》(Suwar alKawākib)一书由阿拉伯文译为波斯文，他还写过有关星盘等方面的专题论著。
     马拉盖天文台虽然一度盛况空前，无奈伊儿汗王朝国祚太短。1370年，在原伊儿汗王朝的版图上，帖木儿王朝代之而兴；王朝的创始人帖木儿(Timur)出身突厥化的蒙古贵族，凶残勇猛，血火开道，相传他杀人如麻，喜用人头骨垒造金字塔；他攻灭伊儿汗王朝，马拉盖的学术中心也跟着玉石俱焚了。但是新朝传位到帖木儿之孙乌鲁伯格(Ulūgh Beg,1394～1449)，情形却又大变。乌鲁伯格本人就是一位有很高水准的星占学—天文学家，他又追慕前朝马拉盖学术中心的盛况，乃仿之而行，在他的首都撒马尔罕(Samarkand，在今乌兹别克境内)建起天文台，自己亲自主持工作，在台上观天测星(自1420年起)。


     撒马尔罕天文台规模也不小，高达三层，台上装备着巨型墙象限仪，据说圆周半径竟达40米，其上刻度1毫米对应角度5″。这座由国王亲自主持的天文台，经过多年观测，编算出一部《历数书》，西方人常称之为《乌鲁伯格天文表》。书中包括行星星历表、几乎所有穆斯林东方城市的地理坐标表等；但最受人重视的是一份包含1018颗恒星的星表--对西方世界而言，这是自希巴恰斯—托勒密星表以后千余年间第一份独立观测而得的星表(此前各种星表皆以托勒密《至大论》中所载星表为基础，故不独立)。据有的前苏联学者指出，这部《历数书》原是用塔吉克语写成的，后来才译成阿拉伯语。
     乌鲁伯格以星占学名世，却也以星占学丧生。他自己既是完全够格的星占学家，多半笃信星占之学，而根据星占预言，他注定后来要被儿子所杀。为此他将其子放逐，以求自保，不料此举引起儿子怨恨，真的将父王谋杀了。尽管此事可能与宗教斗争有关，但星占学在其中起了重要作用是无疑的。在世界历史上，这种“预言孩子将弑父—放逐或下令杀死此子—孩子活下来长大并果真弑父”模式的故事有很多，在这种事中，最先的那个预言起着“心理暗示”的作用，不知不觉中操纵着当事人走向预言的结局，下令放逐或杀子就是受此种暗示操纵的表现。