Мухаммед Тарагай Улугбек был внуком Тимура, правителем Самарканда, астрономом и математиком. Он родился 22 марта 1394 года в военном обозе во время одного из походов своего деда. Его отцом был младший сын Тимура Шахрух, а матерью – персидская царевна Гаухаршад. Ребенком он побывал во многих регионах Среднего Востока и Индии, следуя за расширявшей свои завоевания армией Тимура.

Однако после смерти Тимура между его наследниками разразились междоусобные войны, которые в 1409 году закончились победой отца Улугбека Шахруха. Своей резиденцией он выбрал город Герат (Хорасан), а Мавераннахр со столицей в Самарканде отдал в качестве владения своему старшему сыну Улугбеку, которому тогда было 15лет. В 1411 году Улугбек стал независимым правителем Мавераннахра.

С ранней молодости Улугбек начал увлекаться наукой. Большую роль в его развитии сыграло чтение книг из обширной библиотеки, собранной Шахрухом, в которой он проводил большую часть своего времени. Улугбек любил поэзию, занимался историей, однако основное внимание его было сосредоточено на занятиях астрономией.

Став правителем, он не жалел средств на развитие науки и образования в стране. В Бухаре и Самарканде были построены медресе, в которые были приглашены для преподавания многочисленные ученые и в которых сам Улугбек читал лекции по астрономии. Одним из самых знаменитых его учеников стал будущий астроном и математик Джемшид Аль-Каши. В годы правления Улугбека Самарканд стал одним из мировых центров науки Средневековья.

Главнейшим достижением Улугбека было строительство неподалеку от Самарканда одной из самых крупных средневековых обсерваторий (около 1430 года). Это была цилиндрическая башня диаметром около 46 метров и высотой около 30 метров. Поскольку телескоп еще не был изобретен, для проведения наблюдейний и измерений в обсерватории был устновлен мраморный секстант с радиусом 40,2 метра и дугой 60° (до наших дней сохранилась лишь одна ее часть длиной в 32°), разделенной на градусы. Секстант был сориентирован по линии меридиана с юга на север и позволял определять координаты Солнца, Луны и планет в моменты их прохождения через меридиан с рекордной для того времени точностью - до одной минуты дуги.

Основным итогом деятельности обсерватории стали «Новые астрономические таблицы» («Зидж-и джедид-и Гурагони»), содержавшие изложение теоретических основ астрономии, а также каталог положений 1018 звезд. Этот каталог считается самым выдающимся в своем роде со времен каталога Птолемея. Он получил широкую известность в Европе и был издан в Оксфорде в 1665 году; потом переиздавался в 1767 и 1843 годах. Приведенные в нем сведения, а также существенно уточненные Улугбеком значения продолжительности года, наклона эклиптики к экватору и прецессии имели большое значение для будущего астрономии.

В 1447 году после смерти своего отца Шахруха Улугбек стал правителем всей бывшей империи Тамерлана и главой династии Тимуридов. Однако он оказался гораздо более талантливым ученым, чем правителем. Через два года в условиях внутренней борьбы за власть и недовольства духовества его научными исследованиями и просветительством против Улугбека возник заговор, в результате которого он был убит. Его похоронили в мавзолее Тимуридов Гур-Эмир в Самарканде. Сразу после смерти Улугбека его обсерватория была разрушена. Ее руины были обнаружены лишь в 1908 году археологом В.М.Вяткиным, а окончательно она была раскопана В.А.Шишкиным в 1948 году.