穆斯林通过7-8世纪早期的征服活动而建立了阿拉伯帝国，又称伊斯兰帝国，那是历史上最庞大的帝国之一。随着8世纪中阿拔斯王朝崛起及将首都由大马士革迁至新建成的巴格达，伊斯兰黄金时代亦就此开展。阿拔斯人受到古兰经的指令及诸如“学者的墨水比殉教者的血水更为神圣”的圣训影响，强调了知识的价值，使这个时期的穆斯林世界成为了科学、哲学、医学及教育的知识中心，阿拔斯人则成为了知识的泉源。他们在巴格达成立了“智慧之家”，穆斯林及非穆斯林学者在这里聚会，将世界上的知识翻译成阿拉伯文，是为翻译运动。许多在后来失传的古代古典著作都被译为阿拉伯语，后来再被译为土耳其语、波斯语、希伯来语及拉丁语。黄金时代的穆斯林世界是一个文化大熔炉，聚集、综合及提升了古代两河、罗马、中国、印度、波斯、埃及、北非、希腊及拜占庭文明的知识。埃及的法蒂玛王朝和安达卢斯的倭马亚王朝都是当时主要的知识学术中心，开罗及科尔多瓦都是巴格达的竞争对手。

纸是这个时期的一个主要革新，那原本是中国人守口如瓶的秘密。怛罗斯战役的战俘获得了造纸术，伊斯兰城市撒马尔罕和巴格达随即建立起造纸厂。中国人利用桑树皮来造纸，适合使用毛笔的中国人，阿拉伯人加以改变，利用淀粉造纸来配合喜用钢笔的穆斯林。

接近公元900年，巴格达上百间的店铺都有雇用抄写员及装订工，甚至开始建立公共图书馆，包括首家向外开放租借书籍服务的图书馆。造纸术又从阿拉伯西传至非斯、安达卢斯，在13世纪传至欧洲。 　

一些在古代前所未有的教学科研体系起源于早期的伊斯兰世界，最著名的有公立医院（取代了睡眠神庙）、精神科医院、公共图书馆、借阅图书馆、颁授学位的大学及作为研究所的天文台。
首先颁授毕业文凭的大学是中世纪伊斯兰的穆斯林医院，在九世纪起，穆斯林医院开始向合资格行医的伊斯兰医学生颁授医学毕业文凭。摩洛哥非斯的卡鲁因大学（University of Al-Karaouine）被吉尼斯世界纪录大全认可为最古老的学位颁授大学，该校于859年建成。建于975年埃及开罗的艾资哈尔大学颁授多种学位，包括研究生学位，被视为第一所成熟的大学。博士的起源可追溯至中世纪伊斯兰学校的教统，这些学校教授伊斯兰法律。

近十世纪，科尔多瓦已拥有700所清真寺、60,000所宫殿及70所图书馆，当中最大的图书馆藏书量达600,000本。在整个安达卢斯，每年都会出版60,000篇论文、诗词、论证及文选。开罗的图书馆藏有200万本图书，而的黎波里图书馆在被十字军摧毁之前的藏书量据闻多达300万本。尽管现在只有少部分现存的阿拉伯科学著作被研习，中世纪阿拉伯重要的原创数学著作在数量上远超于重要性相当的中世纪拉丁语和希腊语数学著作的总和。麦吉尔大学的科学史家贾米勒·拉格普称“现时只有少于5%可找到的阿拉伯文献被研究过”，一位俄罗斯史学家也指出这些手稿和著作的数量：
“阿拉伯学者文学研究的成果可在那些海量的现存著作（约数十万）及手稿（不少于500万）里反映出来，数量相当惊人，只有印刷时代可以与之比拟。”

现代图书馆不少独特的特色引入到伊斯兰世界，图书馆不仅是手稿的收集处，也是公共和借阅图书馆、教授和传播知识思想的中心、举行会议和讨论的地方，有时会是学者的宿处及供学生使用的寄宿学校。馆藏目录的意念也在中世纪伊斯兰的图书馆推行，书籍被划分为具体的类型和范畴。
诺曼征服后的诺曼人、西西里酋长国（Emirate of Sicily）及十字军东征时期的十字军将伊斯兰法律和律学引进到英国，形成了多个基本英美法系体制的元素。具体地说，“英国皇家契约的债务诉讼出自伊斯兰的阿格德（Aqd）、英国的新近侵夺敕令源自伊斯兰的伊斯提赫卡格（Istihqaq）、英国的陪审制来自伊斯兰的拉菲夫（Lafif）”。信托法、慈善信托、代理、物权担保、诉讼及医学同行审查等法制俱来自伊斯兰法律。其他诸如“教学执照” 、“英国律师学院”、“欧洲的有限合伙”都可能源自伊斯兰法律。一些学者认为伊斯兰法律奠下了普通法的根基。

农业
伊斯兰黄金时代发生了根本的农业改革，被称为“穆斯林农业**”或“阿拉伯农业**”。由于穆斯林商人在旧大陆建立了世界经济，许多的种植和农业技术得以在伊斯兰世界各地传播，而且改良了来自伊斯兰世界以外的种植农业技术。原本不在伊斯兰世界生产的农作物，如非洲的高粱、中国的柑橘、印度的杧果、稻，还有棉花、甘蔗都被引进及分布在伊斯兰各地。有些人将这种大量农作物的散播称为“农作物全球化”，加上农业机械化加快，导致了伊斯兰世界的经济、人口分布、植被分布、农产品、居群水平、城市化、劳动力分布、相关产业、烹饪、饮食、服装等各方面都作出了重大的转变。
在穆斯林农业**时期，食糖产品被阿拉伯人改良，并转变成大型产业，阿拉伯人率先建造了制糖厂及糖料种植园。自8世纪始，阿拉伯人及柏柏尔人将食糖传遍至整个伊斯兰帝国。穆斯林引进了经济作物及现代的轮耕系统，土地每两年会有四次或以上的收成，冬夏季作物相互交替。如种植一些生长期较短的作物如菠菜、茄，每年的收成次数可达3次或以上。在也门部分地区，小麦每年可收割两次，伊拉克的稻亦然。穆斯林根据以下这些因素发展出农业科学：精密的轮耕系统、成熟的灌溉技术，引进多种作物，这些作物都经过了研究及记录，包括它们所适合生长的季节、土地及所需水分。他们制作了不少农业及植物的百科全书，当中包含了一些精确的资料。

伊斯兰世界的穆斯林工程师创造了一系列创新的水力工业用途及用于工业的潮汐能、风能、蒸汽机、石油等化石燃料，还发展出早期的工业区。伊斯兰世界用于工业的水力磨坊可追溯至七世纪，横向及纵向轮水车在九世纪以后已被广泛使用。各式各样的磨坊工厂亦已被伊斯兰世界所采用，包括早期的缩绒厂、制粉加工厂、脱壳机、造纸厂、锯木厂、船舶厂、碎石厂、炼钢厂、制糖厂、潮水动力工厂及风车。到11世纪，伊斯兰各地区已遍布这些营运当中的工厂，分布在安达卢斯、北非、中东及中亚。穆斯林工程师又发明了曲轴、水轮机，在工厂里使用齿轮及扬水机，倡导水坝作为水力资源的源头，为水磨及扬水机提供动力[48]。这些建树使中世纪伊斯兰世界得以机械化，以机械推动取代古代的人力劳动。这些技术传到中世纪的欧洲，对工业**产生了影响。穆斯林农业**催生了不少工业，包括早期的农业综合企业、天文仪器、陶瓷材料、化学工业、蒸馏技术、钟表、玻璃、机械水电、风力机械、地席、马赛克、纸浆和造纸、香水、石油工业、制药业、制绳、航运、造船、丝绸、制糖、纺织业、水利产业、军工、采矿（如硫、氨、铅、铁）。早期的大型工业区都是为这些工业而建，这些产业的知识技术后来传到欧洲，特别是在十二世纪拉丁文翻译运动前后。11世纪，埃及工匠在希腊落成了第一所欧洲的玻璃工厂。农业和手工业都在这个时期经历了高速的发展。

中世纪的穆斯林技师及发明家如阿拔斯•伊本•弗纳斯（Abbas Ibn Firnas）、巴努·穆萨（Banū Mūsā）、贾札里（Al-Jazari）等发明了大量的新发明。相信是出自伊斯兰黄金时代的发明包括暗箱、咖啡、肥皂、洁齿剂、洗发精、蒸馏、液化、结晶、提纯、氧化、蒸发、过滤、蒸馏酒、尿酸、硝酸、蒸馏器、活门、往复式吸入活塞泵、机动水钟、刺绣、手术刀、骨锯、镊子、外科肠线、垂直轴风车、接芽、种痘、钢笔、密码分析、频率分析、三餐、花窗玻璃、熔凝石英、波斯地毯及浑象。

穆斯林城市拥有先进的自来水系统，配备下水道、公共浴场、饮水机、供应饮用水的管道、普及的私人和公共厕所及沐浴设施。因农业**及医疗的改善，伊斯兰土地上的平均预期寿命都得到提升。与古希腊－罗马世界对比（22至28岁），早期伊斯兰阿拉伯帝国的平均预期寿命高出了超过35年。伊斯兰帝国的识字率亦得到增长，识字率是中世纪时期最高的，

早期的科学方法源自伊斯兰世界，缔造了科学方法的重大进展，特别是11世纪海什木的成果，他被视为实验物理学的开创者。科学方法最重要的发展是实验及量化的应用。海什木写作了《光学书》（Book of Optics）一书，显著地改善了光学领域的发展，他以实验证明光线进入眼睛，所以产生影像，他发明了暗箱去说明光线的物理性质。
海什木是首位采用科学方法的人，被视为“第一位科学家”，加上他对心理学及视知觉方面取得的开拓性成果，使他被视为精神物理学和实验心理学的先驱。

医学同行评审是指一个由医生组成的委员会研究被呈上的医疗案例，以判定让该案例是否符合医疗标准。最早的医学同行评审可见于叙利亚的伊沙克•本•阿里•拉哈威所写的《医生的道德》。该著作与其他后期的阿拉伯医学手册都提到，访医在每次探望病人的时候都须要将病人的状况记录在一式两份的笔记上。当病人康复或死亡后，该医生的笔记会被当地由其他医生组成的评议会检阅，以此来决定该医生的工作是否符合所要求的医疗标准。如果评审的结果是负面，执业医生可能会面临虐待病人的起诉。
由合资格的专家独创的首个科学同行审查，是对研究发现的评估，科学同行审查在1731年由爱丁堡皇家学会出版的《医学论说及评论》当中描述出来。现今的科学同行审查都是由此演变而来。

化学
贾比尔被认为是化学的开拓者，他引进了一些早期实验性质的科学方法，还有蒸馏器、制酒蒸馏器、曲颈瓶及纯蒸馏、过滤、升华、液化、结晶、提纯、氧化还原、蒸发。
肯迪、比鲁尼、伊本•西那及伊本•赫勒敦先后批驳传统炼金术及贤者之石的论说。穆罕默德•伊本•扎卡里亚•拉齐（Muhammad ibn Zakariya al-Razi）在他的著作《盖伦的疑惑》（Doubts about Galen）里首次利用实验来证明亚里士多德四元素说及盖伦体液学说（Humorism）的谬误。纳西尔丁•图西陈述了早期的质量守恒定律，认为物质本身可以转化，但是没法消失。学者亚历山大•冯•洪堡和威尔•杜兰特（Will Durant）认为中世纪的穆斯林化学家是化学的创立者。

数学
穆斯林数学家在这个时期的成就包括波斯籍伊斯兰数学家花剌子密发展的代数及算法、球面三角学的发明，在阿拉伯数字里加入应用小数点、除了正弦外所有三角函数的发现、肯迪引入的密码分析及频率分析、卡拉吉（Al-Karaji）引入的代数演算及运用数学归纳法证明、海什木的解析几何及最早用于无穷小量及积分学的通用公式、欧玛尔•海亚姆开创的代数几何、纳西尔丁•图西率先对欧几里得几何的反驳及其平行公设、萨德雷丁对非欧几里得几何的率先涉猎、阿布•哈桑•伊本•阿里•加拉萨迪（Abū al-Hasan ibn Alī al-Qalasādī）的数学符号以及其他大量在代数、算术、微积分、密码学、几何学、数论、三角学方面的发展。