Отже, зібравши при дворі «кращих астрономів століття» і виділив значні кошти на обладнання, султан поставив перед Хайямом завдання - побудувати палацову обсерваторію і розробити новий календар.
І за п'ять років Хайям і його співробітники дійсно створили новий календар, набагато більш точний, ніж застосовувався до того. В Ірані і Середній Азії в той час існували дві календарні системи: сонячний домусульманський зороастрійський календар і місячний, що прийшов разом з арабами і закріпився в процесі ісламізації населення. Хайямовський календар, який отримав назву «Малікшахово літочислення», грунтувався на 33-літньому періоді, в якому вісім років були високосними: кожен четвертий рік для перших семи і останній - через п'ять років. Цей календар виявився на 7 секунд точніше нинішнього григоріанського, чия річна похибка становить 26 секунд. Крім того, на основі спостережень за небесними тілами під керівництвом Хайяма були складені «Астрономічні таблиці Малик-шаха», які стали широко відомі на середньовічному Сході. Збереглися тільки таблиці нерухомих зірок, 100 найбільш яскравих. Цікаво, що деякі наші назви зірок - спотворення арабських слів. Так, Фомальгаут - фум ал-хут (рот риби), Ахернар - Ахіри ан-Нахр (кінець річки). У Ісфахані Хайям продовжував і заняття математикою: в 1077 році завершив роботу з геометрії - «Коментарі до труднощів у введенні книги Евкліда». А також написав «Трактат про буття і повинність» (1080), а в 1080- 1091 роках - «Відповідь на три питання», «Світло розуму про предмет загальної науки» і «Трактат про існування».
Після загибелі своїх покровителів в 1092 році, за часів переслідувань на релігійному грунті, Хайям, щоб довести прихильність ісламу, здійснив паломництво в Мекку. Обсерваторія закрилася, і його спроби зацікавити нових правителів астрономічними відкриттями виявилися безуспішними. Вважається, що книга «Науруз-наме» (історичний трактат, написаний в 1095-1098 роках про давнє новорічне свято - Наурузе) повинна була зацікавити високопоставлених осіб і спонукати їх до фінансування обсерваторії. У книзі викладається історія сонячного календаря і різних календарних реформ, вона також містить численні розповіді, легенди, медичні поради, повчання і навіть неправдоподібні анекдоти і ненаукові прикмети. Останні компоненти повинні були надати книзі захопливість, традиційно притаманну популярному виданню, а мета її витікає з глави «Про звичаї царів Ірану», де розповідається про кращі якості правителів, насамперед великодушність, справедливості, заступництво над ученими.
Роздуми про вино з «Книги про свято нового року» цілком відповідають віршованим висловлюванням Хайяма про цей напій. У спеціальній главі «Слово про користь вина» Хайям апелює спершу до медиків давнини, Галена і Гіппократа, а також до вчених середньовічного Сходу, а потім і сам складає хвалу про вино кажучи, крім іншого, таке: «Вино дуже приємно; все їстівне в світі, як жирне, солодке, так і кисле, таке, що його не можна з'їсти понад насичення, а якщо з'їси більше, то людській природі стає гидко, а вино як багато не п'єш, тільки більше хочеш. Людина не насичується ним, і людській природі воно не гидко, бо воно - цар напоїв. У ньому багато користі для людей, але його гріх більше його користі. Мудрому потрібно пити так, щоб його смак був більше гріха ... »
Лише до кінця життя Хайям повернувся до рідного Нишапуру. Тяготи останніх років відбилися у віршах, які закликають до обережності і замкнутості. Вважається, що Хайям обійшовся без сім'ї та дітей. За словами Ал-Байхакі, в кінці життя Хайям «мав поганий характер і був скупий», «був скупий у створенні книг та викладанні». А іранський дослідник Р. Дашнаки писав: «Омар Хайям був людиною. Не потрібно робити з нього ні п'яницю, ні ловеласа в стилі французьких романів. Він був таким же, як всі ми: деколи мерз і голодував, часом жив прекрасно, багато думав і багато працював ».
Однак якщо з трактатами Хайяма знайомі переважно фахівці, його поетична творчість - воістину народне надбання. «Рубаї» - у перекладі з арабської - буквально: учетверенний. Це власне перська форма поезії, що з'явилася в IX столітті. За словами Артура Арберрі, метр рубаї не збігається ні з одним з метрів, до яких зверталися арабські поети.
Шамсі Кайс пише про рубаї наступне: «І шляхетні й простолюдини були приголомшені цією формою; і грамотні і безграмотні полюбили її рівною мірою; і аскет і розпусник користувалися нею; вона сподобалася і побожному і грішному; люди, позбавлені слуху, нездатні відрізнити вірша від прози, що не підозрювали про існування метра і наголоси, танцювали, співаючи рубаї; глухі, не здатні відрізнити звуку труби від крику віслюка, люди з мертвими серцями, віддалені на тисячі миль від насолод звуками струн лютні, були готові продати свої душі за рубаї. Багато хто з дівчат, ув'язнених в гаремах, через любов до рубаї розбили на шматочки двері та стіни своєї невинності; багато з матрон через любов до рубаї навік втратили спокій ».