Zaman pemerintahan Khalifah Harun al-Rashid (786 - 809) dan penggantinya al-Ma'mun (813-833) menandakan bermulanya zaman perkembangan ilmu pengetahuan.Banyak golongan-golongan pemikir lahir semasa zaman ini, ramai diantara mereka ialah bukan Islam dan bukan Arab Muslim. Mereka ini memainkan peranan yang penting dalam menterjemahkan dan mengembangkan karya Greek dan Hindu, dan ilmu zaman pra-Islam kepada masyarakat Kristian Eropah. Sumbangan mereka ini menyebabkan seorang ahli falsafah Greek iaitu Aristotle terkenal di Eropah. Tambahan pula, pada zaman ini menyaksikan penemuan semula ilmu geografi, matematik, dan astronomi seperti Euclid dan Claudius Ptolemy. Ilmu-ilmu ini kemudiannya diperbaiki lagi oleh beberapa tokoh Islam seperti Al-Biruni dan sebagainya.

Zaman ini juga menyaksikan lahir sarjana-sarjana Islam terkenal seperti Ibnu Sina, Al-Khindi, al-Farabi dan sebagainya. Sarjana-sarjana Islam ini meningkatkan lagi pencapaian Islam dalam bidang perubatan melalui pengetahuan yang diwarisi daripada Zaman Yunani yang diserap dan digabung dengan kajian yang mereka lakukan. Avicenna telah mengenal pasti sifat berjangkit pada penyakit batuk kering, menggambarkan pleurisy, dan pelbagai jenis penyakit saraf yang lain. Beliau turut menjelaskan bahawa penyakit boleh tersebar dengan pencemaran air dan tanah. Kitab perubatannya yang paling utama 'Canon of medicine' telah diterima pakai di Europah sebagai buku teks rasmi sehingga abad ke tujuh belas. Rhazes (865-925) merupakan pakar perubatan klinikal pada zaman medieval. Pencapaiannya yang utama adalah jumpaan mengenai perbezaan antara measles dan smallpox. Pakar sains Islam yang lain telah mengetahui mengenai kebaikan penyucian (cauterization), dan agen jangkitan (styptic), mengenal pasti barah perut, memberikan penawar racun, dan mencapai kemajuan cemerlang dalam merawat penyakit mata. Selain itu mereka mengenal pasti ciri-ciri jangkitan wabak bubonic, dengan menyatakan bahawa ia boleh disebarkan melalui pakaian.

Selain itu hospital semasa pemerintahan Islam merupakan paling maju dalam pentadbiran hospital dan pengawalan perkhidmatan perubatan. Terdapat sekurang-kurangnya tiga puluh empat hospital di bandar utama Persia, Syria, dan Mesir, yang diatur sebagaimana hosital moden. Setiap hospital mempunyai wad menurut jenis penyakit, dispensari, dan perpustakaan. Ketua pakar perubatan dan pembedahan memberi syarahan kepada pelajar dan pelatih, menguji mereka, memberikan lesen untuk berkhidmat. Malah pemilik lintah, dalam kebanyakan kes juga juga merupakan tukang gunting rambut, terpaksa menyerahkannya bagi pemeriksaan menurut tempoh masa berkala.

Pencapaian bidang saintifik Islam yang lain adalah dalam bidang optik, kimia, dan methematik. Pakar sains Islam mengasaskan bidang optik dan menyatakan beberapa kesimpulan penting berkenaan teori kanta pembesar, kepantasan, pengaliran, dan biasan cahaya. Ahli kimia Islam turut mengatasi alkhemi, rekaan Yunani Hellenistik, sistem kepercayaan bahawa kesemua logam pada asasnya adalah sama, dengan itu logam asas boleh ditukarkan kepada emas sekiranya perkakasan yang betul (batu falsafah) dapat dijumpai. Hasil ujian pakar kimia Islam, sesetengahnya menolak teori penukaran logam sepenuhnya. Selain itu,mereka turut menjumpai pelbagai jenis unsur dan sebatian baru, antara lain soda karbonat, tawas, borax, silver nitrat (larutan ion perak), saltpeter, nitrik dan asid sulfrik. Selain itu,ahli sains Islam merupakan yang pertama menggambarkan proses kimia penyulingan, penapisan dan sublimation.

Dalam bidang methmetik, pencapaian teragung pakar sains Islam adalah menggabungkan geometri Yunani dengan sistem nombor hindu. Dengan pengenalan nombor sifar (0), pakar mathematik Islam telah berjaya mengembangkan pengiraan berasaskan sistem perpuluhan dan memajukan algebra. Dengan asas geometri Yunani kepada rujukan pergerakan bintang-bintang, pakar matematik Islam mencapai kemajuan pesat dalam trigometri sphere. Dengan itu mereka menyatukan dan memajukan kesemua bidang pengatahuan methematik.

Dalam bidang astrologi, kajian teliti dilakukan mengenai perubahan kedudukan bintang, malah terdapat dari mereka yang menimbangkan kemungkinan bumi berputar dan beredar mengelilingi matahari. Tetapi teori ini ditinggalkan kerana ia tidak selaras dengan pemikiran silam masa itu seperti orbit planet yang berbentuk bulat.

Dalam bidang perdagangan, perkembangan perdagangan tidak mungkin wujud tanpa perkembang perindustrian. Hampir setiap negeri mempunyai pengilangan sesuatu yang khusus, Mosul di Syria merupakan pusat kapas, dan kain; Baghdad khusus dalam penghasilan barangan kaca, perhiasan, barangan tembikar, dan sutera; Morocco dalam penghasilan barangan kulit; Toledo di Sepanyol bagi penghasilan pedangnya yang terbaik.Selain itu terdapat pelbagai bandar lain yang turut menghasilkan dadah, minyak wangi, karpet, tapestries, brocades, satin, barangan logam, kertas dan lain-lain.

Dalam kesemua bidang, Islam mengatasi barat sehinggalah abad ke dua belas, apabila negara barat maju kehadapan dengan sebahagiannya dari apa yang dipelajari mereka daripada Islam. Dalam bidang ekonomi, barat menyerap pengetahuan dalam bidang pengaliran, penanaman tanaman baru, penghasilan kertas, penyulingan. Tahap pengaruh Islam kepada ekonomi barat dapat dilihat dalam sejumlah besar perkataan Inggeris yang berasal daripada Arab atau Persia. Antara lain adalah traffic, tariff, magazine, alcohol, muslin, orange, lemon, alfalfa, saffron, sugar, syrup, dan musk. Dalam bidang sains pula perkataan seperti algebra, cipher, zero, nadir, amalgam, alembic, alchemy, alkali, soda, dan almanac.