Abu al-Wafa machte sich dort schnell einen Namen als brillanter Mathematiker. Er hat als erster den Tangens bei Dreiecksrechnungen benutzt und trigonometrische Tabellen berechnet, die 100.000 Mal genauer waren als die 1.000 Jahre alten Tafeln des Ptolemaeus, die meist noch genutzt wurden.
Im Observatorium von Bagdad baute Abu al-Wafa den ersten Mauerquadranten der Welt und einen 18 Meter großen Sextanten. Mit diesen Instrumenten hat er die Positionen der Gestirne präzise vermessen und so ihre Bewegung untersucht. Er hat die Schiefstellung der Ekliptik beobachtet, die unterschiedlichen Längen der Jahreszeiten und den Längengrad Bagdads bestimmt.
Die Mondfinsternis vom 24. Mai 997 nutzten Abu al-Wafa und sein Kollege al-Biruni in Kath, im heutigen Usbekistan, um den Unterschied der Ortszeit beider Städte zu bestimmen.
Der Vergleich der Beobachtungsdaten ergab, dass die Orte gut eine Stunde auseinander liegen, was einer Längendifferenz von 15 Grad entspricht. Dies kommt dem modernen Wert sehr nah.
Gut ein Jahr später, im Sommer 998, ist Abu al-Wafa im Alter von 58 Jahren in Bagdad verstorben.