После учебы Хайям путешествовал и преподавал. Ему начали покровительствовать правители. Сперва бухарский, а затем, в связи с укреплением империи Великих сельджуков – сельджукские властители Ирана Альп Арслан и его сын Мелик-шах, а также их знаменитый визирь, ценитель наук и искусств Низам аль-Мульк (1017—1092). По приглашению последнего Хайям в 1074 году переселяется в столицу нового государства Исфахан, где становится придворным ученым. Красивая легенда повествует: учась в хорасанском медресе, Омар и еще два мальчика, выпив крови друг друга, дали взаимное обещание, что тот, чья жизнь сложится успешно, не оставит без помощи двух других. Таким образом, у друга, ставшего визирем, Хайям попросил не власти, а денежной помощи (по некоторым источникам – налог со своей родной деревни), дабы беспрепятственно предаваться поэзии и созерцанию Творца. Ведь в те времена ученый, не будучи человеком состоятельным, мог регулярно заниматься своим предметом, лишь состоя при дворе правителя – на должности секретаря, астролога, врача или поэта. Хайям не сделался придворным поэтом, но 18 лет в Исфагане (до 1092 года), где он руководил обсерваторией, были самыми плодотворными в его жизни.

Итак, собрав при дворе «лучших астрономов столетия» и выделив значительные средства на оборудование, султан поставил перед Хайямом задание – построить дворцовую обсерваторию и разработать новый календарь.

И за пять лет Хайям и его сотрудники действительно создали новый календарь, гораздо более точный, нежели применявшийся до того. В Иране и Средней Азии в то время существовали две календарные системы: солнечный домусульманский зороастрийский календарь и лунный, пришедший вместе с арабами и закрепившийся в процессе исламизации населения. Хайямовский же календарь, получивший название «Маликшахово летоисчисление», основывался на 33-летнем периоде, в котором восемь лет были високосными: каждый четвертый год для первых семи и последний – через пять лет. Этот календарь оказался на 7 секунд точнее нынешнего григорианского, чья годовая погрешность составляет 26 секунд.