خواجه نصیر‌الدین طوسی، پس از حمله دوم مغولان به فرماندهی هلاکو و تسلیم‌شدن قلعه‌های اسماعیلیان، به دربار هلاکو راه یافت. برخی معتقدند خواجه طوسی بدون آنکه قدرت انتخاب داشته باشد، با هلاکو همراه شد. بنابراین تصمیم گرفت در آن جایگاه از میراث اسلامی که در معرض نابودی بود، محافظت کند. برخی دیگر بر این باورند که یکی از دلایل گرویدن مغولان و شاهان مغول به اسلام، فعالیت‌های خواجه‌نصیر بوده است. به باور برخی محققان، نجات زندگی دانشمندان و نیز حفظ کتاب‌های کتابخانه‌ها، برای خواجه نصیر در درجه اول اهمیت قرار داشته است. از آنجا که مقاومت در برابر نیروی مهاجم، نه از سوی مردم و نه از سوی حکومت امکان‌پذیر نبود، خواجه نصیر رصدخانه مراغه را محلی برای جمع کردن تعداد زیادی از دانشمندان آن زمان قرار داد و بدین‌گونه آنها را از کشته‌شدن رهایی بخشید و نیز تلاش زیادی برای جمع‌آوری تعداد زیادی از کتاب‌ها و حفظ آنها کرد.

خواجه نصیرالدین طوسی، ساختن رصدخانه مراغه را به هلاکو پیشنهاد کرد. جمع زیادی از دانشمندان برای همکاری با او اعلام موافقت کردند. کار ساخت رصدخانه، سال ۶۵۷ق آغاز شد. زیج به‌دست آمده از این رصدخانه، زیج ایلخانی نام گرفت. این زیج در کتابی به همین نام انتشار یافت که مشتمل بر جدول‌های ریاضی جدید بود که قبل از آن تاریخ شناخته شده نبودند. خواجه در پایان کتاب «شرح‌الاشارات» می‌نویسد: بیشتر مطالب آن را در چنان وضع سختی نوشته‌ام که سخت‌تر از آن ممکن نیست و بیشتر آن را در روزگار پریشانی فکر نگاشتم که هر جزئی از آن، ظرفی برای غصه و عذاب دردناک بود و پشیمانی و حسرت بزرگی همراه داشت و زمانی بر من نگذشت که از چشمانم اشک نریزد و دلم پریشان نباشد و زمانی پیش نمی‌آمد که دردهایم افزون نگردد و غم‌هایم دوچندان نشود.