Den seljukkiske sultan Malik Shah I Jalal al-Din hadde hovedsete i Isfahan, og Khayyam ble invitert av Malik Shah I og hans vesir, Nizam al-Mulk, til å sette opp et observatorium der. Sammen med andre av datidens fremtredende astronomer, ledet Khayyam vitenskapsmennene i deres forskning i 18 år og produserte arbeid av usedvanlig kvalitet. Den politiske situasjonen hadde også stabilisert seg til en periode med fred, noe som tillot Khayyam å hengi seg fullstendig til forskningsarbeidet. I løpet av denne tiden utviklet han avanserte astronomiske tabeller og bidro til å reformere kalenderen i 1079. Den var utviklet etter forespørsel fra sultanen og hans behov for et nytt program for skatteinnkreving. Khayyams kalender, kalt etter sultanen, overgår den Gregorianske kalenderen i nøyaktighet. Spesielt målte han solåret til 365.24219858156 dager, noe som viser at han anerkjente viktigheten av nøyaktighet.