В 1094 году Махмуд умер от оспы, и султаном стал 16-летний Баркйарук, а после смерти Баркйарука в 1104 году его четырехлетний сын Малик-шах II. В 1105 году на престол взошел второй сын Малик-шаха Мухаммад, который умер в 1118 году, оставив трех малолетних сыновей, и престол захватил Санджар – последний из оставшихся в живых сын Малик-шаха, царствовавший до самой смерти, наступившей в 1157 году.

Санджар, при котором государство сельджуков значительно сократилось, перенес столицу государства в Мерв, а после его смерти оно распалось. Хрестоматийным стал рассказ об эпизоде, связанном с полным крушением придворной карьеры Омара Хайяма, – некоторые биографы относят его к 1097 году: «Однажды имам Омар пришел к великому султану Санджару, когда тот был мальчиком и болел оспой, и вышел от него. Визирь Муджир ад-Даула спросил у него: «Как ты нашел его и чем ты его лечил?» Он ответил: «Мальчик внушает страх». Это понял слуга-эфиоп и доложил султану. Когда султан выздоровел, то по этой причине он затаил злобу на имама Омара и не любил его».

Этот эпизод относится, по-видимому, к первым годам царствования Баркйарука. Видимо, Санджар заподозрил Хайяма в недобросовестном лечении или в «дурном глазе». Возможно, что это было связано с тем, что Хайям участвовал и в лечении Махмуда и Баркйарука.

Вообще, времена, когда Хайяму оказывал поддержку тот или иной покровитель, регулярно сменялись мрачными периодами подозрений и преследований, доходивших до того, что ученому приходилось опасаться за свою жизнь. Не удивительно, что в своих четверостишиях Хайям восклицал:

О позднем периоде жизни Омара Хайяма известно так же мало, как и о его юности. Источники указывают, что некоторое время он жил в Мерве, и к его славе выдающегося математика и астронома прибавилась крамольная слава вольнодумца и вероотступника. Философские взгляды Хайяма – последователя Аристотеля и Авиценны – вызывали раздражение ревностных последователей ислама, а его отношения с высшим духовенством приняли такой опасный характер, что он вынужден был совершить паломничество в Мекку.

Арабский историк и биограф Джамал ад-Дин ибн Аль-Кифти в «Истории мудрецов» сообщил: «Когда же его современники очернили веру его и вывели наружу те тайны, которые он скрывал, он убоялся за свою кровь и схватил легонько поводья своего языка и пера и совершил хадж по причине боязни, не по причине богобоязни. <…> Не было ему равного в астрономии и философии, в этих областях его приводили в пословицу; о если бы дарована была ему способность избегать неповиновения Богу!»

Возможно, именно перипетиями предыдущих лет объясняется то, что, по словам аль-Байхаки, в конце жизни Хайям «имел скверный характер и был скуп», «был скуп в сочинении книг и преподавании».

Лишь через 25 лет гонений, когда к власти пришел сын Низам аль-Мулька, Омар Хайям вернулся в Хорасан, в родной Нишапур, где и провел последние годы жизни, лишь изредка покидая его для посещения Бухары или Балха. Ему к тому времени было, по-видимому, более 70 лет. Возможно, Хайям преподавал в Нишапурском медресе, имел учеников, изредка принимал искавших встречи с ним ученых и философов, участвовал в научных диспутах. Табризи сообщает, что у Хайяма «никогда не было склонности к семейной жизни, и он не оставил потомства. Все, что осталось от него, – это четверостишия и хорошо известные сочинения по философии на арабском и персидском языках».