Nasîrüddin Tûsî, babasının ve dayısının etkisiyle erken yaşlardan itibaren kelâm, felsefe ve matematik ile ilgilenmeye başlamıştır. Felsefi gelişmesinin belirli bir evresinde İbn-i Sina'nın İşârât'ını okumuş ve uzun yıllar bu metinle uğraşarak en önemli eserlerinden biri sayılan Şerh-i İşârât'ı kaleme almıştır.
Kemalûddin Hâsip'ten matemetiği, Burhanüddin Hamedanî'den hadisleri öğrenen Tûsî, pek çok bilgi dalıyla ilgilenmiş, derinleşmeye çalışmış ve Allâme Hillî ile Kutbüddin Şirvanî gibi tanınmış bilginler yetiştirmiştir. İsmaili mezhebinden ve edebiyat, tasavvuf ve felsefe ilgilisi Nasîrüddin Ebu'l-Feth b. Mansûr'nin meclisinde yer almıştır. Abbasi halifesi El-Mûtasım'ı öven bir kaside yazdıktan sonra araları açılmış ve sürgüne gönderilmiştir.
Hassan Sabah'ın yedinci halefi Khudavend Alaüddin aracılığıyla Alamut kalesinde saklanan Tûsî, daha sonra 1247'ye kadar yarı tutuklu olarak Meymûn Daye kalesinde tutulmuş ve Moğolların kaleleri ele geçirmesiyle serbest kalmıştır. Moğol hükümdarı Hülâgu'nun müşaviri olarak görev yapmış, bütün bilimsel ve felsefi çalışmalarında ondan destek almıştır. Bu sırada en büyük islam bilim kurumlarından biri olan ünlü Marâgâ Rasathanesini kurmuş ve rasathanenin yanında, dört yüz bin kitabın toplandığı sanılan büyük bir kütüphane kurulmasını gerçekleştirmiştir. Daha sonraki hükümdar Abaka Han tarafından da destek gören Tûsî, yaşlılığında bu destek sayesinde önemli eserlerini üretmiştir.