خواجه نصیرالدین طوسی به دستور هلاکوخان مغول رصدخانه مراغه را تأسیس کرد. این رصدخانه در آن زمان یکی از پیشرفته‌ترین رصدخانه‌های جهان بود و نقشی مهم در پیشرفت علم نجوم داشت.

آثار علمی متعددی در زمینه‌های مختلف تألیف کرد که تا به امروز به عنوان منابع مهم علمی مورد استفاده قرار می‌گیرند:

• تحریر اقلیدس (ریاضیات)
• تجزیه و ترکیب (منطق)
• اساس الاقتباس (نجوم)
• اخلاق ناصری (اخلاق)

با تفسیر و شرح آثار ارسطو، فلسفه را در جهان اسلام احیا کرد. روشی جدید برای فلسفه اسلامی ابداع کرد که به "روش فلسفی در کلام شیعه" معروف است.

شاگردان برجسته‌ای تربیت کرد که بسیاری از آنها خود از دانشمندان بزرگ جهان اسلام شدند. علامه حلی، قطب‌الدین شیرازی و ابن میثم بحرانی از جمله شاگردان نامدار او هستند.

در دوران حکومت مغولان به عنوان وزیر و مشاور هلاکوخان و اباقاخان فعالیت می‌کرد. از نفوذ خود برای جلوگیری از ظلم و ستم مغولان به مردم ایران استفاده کرد و خدمات شایانی به کشورش ارائه داد.

از جمله دانشمندانی بود که در حفظ و ترویج زبان فارسی کوشا بود. بسیاری از آثار خود را به زبان فارسی تألیف کرد و به این ترتیب در غنی‌سازی زبان فارسی نقش مهمی ایفا کرد.

با همکاری گروهی از دانشمندان، تقویم جلالی را ابداع کرد. این تقویم که بر اساس سال شمسی است، از دقیق‌ترین تقویم‌های جهان است و تا به امروز در ایران و برخی از کشورهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.