C'est en Mésopotamie que les Sassanides fixèrent la capitale de leur empire, la cité grecque de Ctesiphon. Perses et Babyloniens s'adonnaient à l’astronomie aussi bien à Ctesiphon qu'auprès de l’Académie de Gundishapur, en Perse. L'essentiel des textes astronomiques de la période sassanide furent rédigés en langue Pèhlevî. Les Zij al-Shah, recueil de tables astronomiques compilées en Perse et en Mésopotamie deux siècles durant, est le legs essentiel des savants sassanides ; il fut traduit en arabe par la suite.
Après la conquête musulmane de la Perse, la Mésopotamie prit le nom arabe d’Irak. Sous le califat abbasside, la capitale de l’empire fut transférée à Bagdad, ville fondée en Irak au VIIIe siècle. Du VIIIe siècle au XIIIe siècle, période fréquemment désignée comme l’ « Âge d'or de l’Islam », l’Irak-Mésopotamie demeura le centre de l’activité astronomique : on l’étudiait particulièrement à Bassorah. L’arabe devint la langue des lettrés, et les savants musulmans d’Irak ajoutèrent leurs propres contributions à l'astronomie, jusqu’au sac de Bagdad en 1258.