علوم دینی و عقلی را زیر نظر پدرش و منطق و حکمت طبیعی را نزد دایی‌اش آموخت. تحصیلاتش را در نیشابور به اتمام رساند و در آنجا به عنوان دانشمندی برجسته آوازه یافت.
وی در زمان حمله مغول به ایران در پیش ناصرالدین، محتشم قهستان، به کارهای علمی خویش مشغول شد. در همین زمان اخلاق ناصری را نوشت. پس از مدتی به نزد اسماعیلیان در دژ الموت نقل مکان کرد، اما پس از یورش هلاکوی مغول و پایان یافتن فرمانروایی اسماعیلیان(۶۳۵ ه. خ) هلاکو نصیرالدین را مشاور و وزیر خود ساخت، تا جایی که هلاکو را به تازش به بغداد و سرنگونی عباسیان یاری نمود.
تاثیرات و یادگارها
دانشگاه خواجه نصیر طوسی در تهران و رصدخانه شامخای در جمهوری آذربایجان نیز به نام او نام گذاری شده‌اند.
در سال ۲۰۱۳ میلادی، پایگاه جستجوگر گوگل، به مناسبت ۸۱۲ امین سالگرد تولد خواجه نصیر الدین طوسی، تصویری از وی در وبسایت خود گذاشت که در کشورهای عربی قابل دسترسی بود. به گفته بی‌بی‌سی، در این عکس بر ایرانی‌تبار بودن این دانشمند تأکید شده بود که واکنش‌هایی را در کشورهایی عربی درپی‌داشت.
نشانه‌هاي تمدن
ـ مهار جنگ و خونريزي و برگرداندن آرامش پس از رفتن به دربار هلاکوخان
ـ احترام و تكريم علماء و دانشمندان
ـ تأمين هزينه زندگي دانشمندان از طريق موقوفات و ساخت اولين كوي دانشمندان وابسته به رصدخانه مراغه
ـ دعوت دانشمندان و صاحب‌نظران از ديگر بلاد به مراغه
ـ تأسيس رصدخانه مراغه و يا به تعبيري دانشگاه مراغه
ـ جمع‌آوري و خريداري كتب و تأسيس كتابخانه
يكي از عوامل تمدن و ابزار رشد و ترقي، علماء و دانشمندان مي‌باشند كه خواجه‌نصیرالدین طوسی از اين عامل به‌خوبی استفاده كرد. در حقيقت خواجه‌نصیرالدین طوسي در زمان خودش تمدني بنا نهاد كه مي‌توان گفت عالي‌ترين بناي تمدن بوده است كه امروزه ما نيز بخشي از تمدن را وامدار و مديون افكار و آثار و خدمات آن نابغه اسلامي هستيم.
براي تكميل بحث لازم است كه به يك پرسش پاسخ داده شود; و آن پرسش اين است كه آيا اصولاً رفتن علماء و دانشمندان به دربار درست است يا خير؟ اين سؤالی است كه از دیرباز مطرح بوده و جواب‌ها نيز مشخص است و آن این است كه; كدام و چه عالمي به دربار مي‌رود؟ اگر عالمی خودساخته باشد آيا رفتن او محل اشكال است؟ كما اينكه در مورد خواجه‌نصیرالدین،اكثر علماء اتفاق‌نظر دارند و رفتن او را به دربار مورد تائيد قرار داده‌اند.
حضرت امام خميني (ره) بنیان‌گذار جمهوري اسلامي ايران درباره خواجه‌نصیرالدین طوسی چنین مي‌فرمايند:
... و اما قضيه خواجه نصير و امثال خواجه نصير شما مي‌دانيد اين را كه خواجه نصير كه در این دستگاه وارد مي‌شد نمي‌رفت وزارت بكند مي‌رفت آن‌ها را آدم كند نمي‌رفت براي اينكه در تحت نفوذ آن‌ها باشد مي‌خواست آن‌ها را مهار كند تا آن اندازه‌اي كه بتواند; كارهايي كه خواجه نصير براي مذهب كرد آن كارهاست كه خواجه نصير را خواجه نصير كرد.
با اين كلام حضرت امام (ره)، رفتن خواجه نصير به دربار نيز منتفي مي‌شود. پس با رفتن او به دربار هلاكو، انسان‌های زيادي نجات يافتند، كه سني و شيعه بودن هم مطرح نبوده، بلكه وقتي به تاریخ مراجعه مي‌كنيم مي‌بينيم كه ابن ابي‌الحديد شارح نهج‌البلاغه كه شیعی‌مذهب نبوده خواجه نصير براي نجات جان او اهتمام كامل ورزيده است. درست درزمانی که علماء و دانشمندان و انسان‌ها كشته مي‌شدند و از علم و فرهنگ دانش خبري نبوده خواجه نصير در همان عصر و از ميان همان قوم پايه‌هاي تمدن را مي‌ريزد كه براي هميشه باقي است.
خواجه‌نصیرالدین طوسي و رصدخانه مراغه (نوزايش ستاره‌شناسي در جهان اسلام)
خواجه‌نصیرالدین طوسي پس از اطمينان از اینکه هلاکو عوايد موقوفات را در اختيارش قرار مي‌دهد اقدام به ساخت رصدخانه در سال 657هجري مي‌نمايد و در سال 672 قبل از افتتاح رسمي دار فانی را وداع مي‌گويد كه مسئوليت اداره این بناي عظيم به دست فرزند ارشدش خواجه اصيل‌الدين سپرده مي‌شود.
بنياد بين‌المللي ستاره‌شناسي، يا دانشگاه مراغه، نامي است كه زيبنده اين رصدخانه است و در اهمیتش همين بس كه دانشمندان اسلامي و غربي به عظمتش پي برده‌اند و معتقدند كه نوزايشي كه در امر ستاره‌شناسي در دنياي اسلام با ساخت رصدخانه مراغه به وجود آمده تماماً مديون این نابغه اسلامي است كه جامعيت او مورد تحسين همگان است. در همين زمينه دانشمند فيزيكدان مسلمان پاكستاني برنده جايزه نوبل فيزيك سال 1979 مرحوم دكتر عبدالسلام مي‌گويد;رصدخانه مراغه با بيست منجم از سراسر دنياي اسلام تحت سرپرستي دانشمند بزرگ خواجه‌نصيرالدين طوسي احتمالاً نخستين رصدخانه جهان به معنی واقعي كلمه بوده است و در جای دیگر مي‌گويد; رصدخانه استانبول، چين، و حتي رصدخانه‌هاي هند در قرن دوازدهم نيز همه از جلوه‌های رصدخانه مراغه است.
ناگفته نماند كه قبل از خواجه‌نصیرالدین دروس رياضيات و نجوم موافقين و مخالفيني داشت‌كه اين مباحث سير نزولي را طي مي‌كرد و جامعيت خواجه نصير بود كه توانست به اين دروس سیر تكاملي دهد و جان تازه‌اي بخشد و همين امر باعث شد تا زمان شيخ بهایی و بعد از او تا همین اواخر دروس نجوم و رياضيات جزو دروس حوزويان به‌حساب آيد.
به‌موازات ساخت رصدخانه مراغه خواجه‌نصیرالدین طوسي اقداماتي در چند مرحله انجام داد كه بدين شرح است: در مرحله اول دعوت عام از دانشمندان كه به خاطر حمله مغول ترك دیار نموده بودند به‌ویژه دانشمندان ستاره‌شناس از نقاط دور و نزديك تا حتي چين به مراغه بدون در نظر گرفتن مكتب و مذهب; در مرحله دوم جمع‌آوري كتبي كه در زمينه ستاره‌شناسي و نجوم بود كه توانست آن‌ها را در اختيار دانشمندان قرار دهد و با توجه به ساخت رصدخانه مراغه که زمانی حدود 15 سال طول كشيد تا آنجا پيش رفت كه گفتگوي علمي چندين ساله او به مکتب مراغه و منزلش به دارالعلم طوسي شهرت پيدا كرد.
محصول گفتگوهاي علمي درباره نجوم كتابي است بنام زيج ايلخاني كه توسط خواجه‌نصيرالدين برشته تحرير درآمده كه تدوين و تنظيم اين كتاب به عقيده همگان به‌منزله ميوه و ثمره رصدخانه مراغه است.
در مرحله سوم آن طوری که از تحقيقات به دست مي‌آيد نشانگر اين است كه خواجه‌نصیرالدین طوسی همزمان بناي رصدخانه اقدام به ساخت كوي دانشمندان وابسته به مركز علمي رصدخانه مراغه) با تمام امكانات رفاهي مي‌نمايد و حتي مايحتاج عمومي آن‌ها را نيز تأمين مي‌كرده که محققین بتوانند سبک‌بال به كار تحقيق و پژوهش بپردازند كاري كه دنياي غرب هم‌اكنون بدان عمل مي‌كند باميد آن روزی كه بتوانيم چنين مکان‌هایی را در اختيار محققين قرار دهيم. درهرصورت مي‌توان چنين نتيجه گرفت اولين بنياد بين‌المللي ستاره‌شناسي اسلامي كه توسط خواجه‌نصیرالدین در قرن هفتم ساخته‌شده به‌منزله مواد اوليه رصدخانه‌هاي قرون بعدي بوده است كه تمدن بشري و بالاخص ستاره‌شناسي امروز مديون جامعيت و بينش و تفكر اين نابغه اسلامی است تا آنجا كه هم‌اكنون پرگار ساخته‌شده توسط خواجه نصير و همچنين اسباب و ابزار رصدي در موزه لندن موجب اعجاب و تحسين بينندگان است.
خواجه‌نصیرالدین طوسي و رياضيات
در ميان دانشمندان رياضي خواجه‌نصیرالدین را معمار و پدر رياضي مي‌دانند بدان جهت که بخش عظيمي از تأليفات و تحريرات او درباره نجوم و رياضي است. بخشي از كتب ریاضی او به شرح ذيل است:
تأليفات:
1ـ كتاب كشف القناع عن اسرار شكل قطاع كه خواجه نصير در اين كتاب اثبات كرده كه از يك‌شكل قطاع هندسي مي‌توان 497624 شكل ديگر هندسي بدست آورد.
2ـ كتاب جوامع الحساب با التخت و التراب كه درباره جمع و تفريق و كسرها است.
3ـ الرساله الشافيه عن الشك في الخطوط المتوازيه موضوع قواعد هندسي از اصول پنجم اقليدس است.
4ـ رساله‌اي در اثبات اينكه ممكن نيست مجموع دو عدد مربع فرد عدد مربع باشد.
5ـ رساله‌اي در ضرب و تقسيم و جبر و مثلثات
6ـ 105 مسئله از اصول اقليدس
7ـ زيج ايلخاني كه ثمره مطالعاتي است كه درباره رصدخانه مراغه صورت گرفته است.
وفات
تاریخ وفات او هیجدهم ذیقعده سال ۶۷۳ ق. است. و در حرم کاظمین و پایین پای دو امام مدفون شد.
