Gli arabi musulmani, dopo essersi attestati sulla sponda africana settentrionale e aver conquistato pure Malta e la penisola iberica, vedono strategica la Sicilia per il controllo del Mediterraneo, a scapito dei nemici bizantini.

I primi attacchi musulmani in Sicilia, ancora regione dell'Impero romano d'Oriente, si verificano nel 652: queste incursioni sono organizzate dal governatore omayyade di Siria Muʿāwiya b. Abī Sufyān, appena strappata a Costantinopoli. Le razzie durano alcuni anni, neanche reazioni ordinate dall'esarca di Ravenna Olimpio le frenano.
Una seconda spedizione, nel 669, porta al saccheggio di Siracusa, capitale dell'isola. Dopo che gli Omayyadi conquistano completamente il Nord Africa, gli attacchi alla Sicilia diventano molto frequenti: nel 703, 728, 729, 730, 731, mentre tra il 733 e il 734 la reazione militare bizantina è notevole. La prima spedizione di conquista è nel 740, il principe musulmano Habib tenta un attacco, ma è costretto a ritirarsi per sedare una rivolta berbera in Tunisia.

Nell'805, il patrizio imperiale di Sicilia Costantino firma una tregua decennale con l'emiro d'Ifrīqiya Ibrāhīm b. al-Aghlab, ma questo non impedisce ai corsari musulmani di attaccare le isole italiane tra l'806 e l'821. Un ulteriore accordo tra il nuovo patrizio Gregorio e il figlio di Ibrāhīm stabilisce la libertà di commercio tra l'Italia meridionale e l'Ifrīqiya.

Ma i domini bizantini sono tutt'altro che stabili e la loro debolezza si fa pesantemente sentire in Sicilia, alimentando un certo malcontento. Tra l'803 e l'820 l'efficienza bizantina nelle sue regioni mediterranee inizia a decrescere vistosamente, in concomitanza con un'evidente debolezza del governo di Costantinopoli.

Il turmarca della flotta bizantina Eufemio di Messina, impadronitosi del potere in Sicilia con l'aiuto nobiliare locale, chiede aiuto ai regnanti maghrebini nell'825 per tutelare il suo dominio insulare. I bizantini reagiscono duramente al tradimento, con l'invio di Fotino ed Eufemio, battuto a Siracusa, si rifugia in Ifrīqiya, dall'emiro aghlabide di Qayrawān, Ziyādat Allāh I, a cui chiede aiuto per sbarcare in Sicilia e cacciare gli odiati e intolleranti bizantini.

I musulmani preparano un'imponente flotta, chiamando alla jihad marittima il maggior numero di volontari ufficialmente per assolvere a un obbligo morale ma di fatto per allontanare dall'Ifrīqiya il maggior numero possibile di sudditi facinorosi che non hanno mancato di creare gravi tensioni, tanto nelle file della componente araba quanto all'interno dei ranghi berberi, con grave nocumento per la popolazione civile.

L'invasione ha inizio nel giugno 827, l'esercito in buona parte berbero (ma con componenti arabe e persiane) è affidato al qādī (magistrato) di Qayrawān, Asad b. al-Furāt, grande giurisperito malikita. Lo sbarco avviene a Lilibeum, ribattezzata Marsa Allah, ossia «porto di Dio». I centri della costa occupati sono fortificati e usati come testa di ponte per penetrare nell'isola. Asad non si illude di poter superare le difese bizantine di Siracusa, ma la sostanziale debolezza latente dell'Impero di Costantinopoli, da poco uscito da un conflitto con l'usurpatore Tommaso lo Slavo, prospetta alla guida della spedizione islamica un cambio di missione: gli arabi non vogliono solo razziare la Sicilia, vogliono conquistarla.

Superati i primi scontri e la morte di Asad per un'epidemia di colera nell'828, i musulmani ottengono rinforzi nell'830, dall'Ifrīqiya e da al-Andalus, mentre sempre in Sicilia giungono mercenari al comando di un berbero, Asbagh b. Wakīl. È così possibile all'esercito islamico, che ha preso Agrigentum, espugnare la stessa Balarm (Palermo) nell'831, subito eletta capitale del nuovo dominio islamico di «Ṣiqilliyya», quindi Messina nell'842, Mūdhiqa nell'845 e Ragusa nell'853, mentre Enna è conquistata solo nell'859. Resiste solo Siracusa bizantina. Per piegare la resistenza anti-islamica nel Vallo di Mazara è necessario un decennio e ancora di più per impadronirsi tra l'841 e l'859 di Val di Noto e Val Demone. Cefalù cade nell'837, Corleone nell'839, Caltabellotta nell'840, Butera nell'853, Scicli nell'865 e Noto nell'866. Nella battaglia di Butera nell'845 muoiono 9mila soldati bizantini ed è decisiva per il controllo dell'isola.

Siracusa cade finalmente nel maggio 878, mezzo secolo dopo il primo sbarco musulmano, al termine di un implacabile assedio del generale Ja'far ibn Muhammad che si conclude col massacro di 5mila abitanti e la condanna alla schiavitù dei sopravvissuti. Resistono le fortezze di Taormina e Catania.

L'ultima importante roccaforte bizantina a cadere è proprio Tauromenium (Taormina) nell'agosto 902 sotto gli attacchi dell'emiro aghlabide, Abū l-ʿAbbās ʿAbd Allāh Ibrāhīm b. Aḥmad. Mentre l'ultima resistenza vera e propria ad essere espugnata dai musulmani è Rometta, che capitola nel 965, quando l'Emirato aghlabide è caduto da mezzo secolo sotto i colpi degli ismailiti Fatimidi.

La Sicilia, considerata una possibile testa di ponte per penetrare nel continente cristiano, è gestita in piena autonomia dai vari emiri, anche se non viene contestato il vincolo formale di dipendenza dagli Aghlabidi dapprima e dai Fatimidi dal 910. I Fatimidi si spostano in Egitto e la conduzione dell'isola è affidata dal 948, nella più ampia autonomia, a fedeli emissari, i Kalbiti, che di fatto governano come una dinastia indipendente. Balarm è designata capitale, come detto, in quanto residenza dell'Emiro. Costui è a capo dell'esercito, dell'amministrazione, della giustizia e batte pure moneta. L'emiro nomina i governatori delle città maggiori, i giudici (qāḍī) più importanti e gli arbitri in grado di dirimere le controversie minori fra privati (hakam). L'isola viene suddivisa amministrativamente in tre valli (aqālīm): Val di Mazara, Val Demone e Val di Noto. Dopo l'invasione le etnie più significative presenti erano quella araba, quella berbera, quella indigena e quella persiana, con qualche raro elemento turco di provenienza centro-asiatica.

I musulmani impongono ai cristiani che non intendono convertirsi all'Islam la consueta fiscalità prevista dalla «dhimma», una tassazione più pesante per i non musulmani, così la Sicilia occidentale si converte per il 50%, mentre la parte orientale rimane in buona parte cristiana. Ai cristiani è vietato fare proselitismo ed edificare nuovi edifici di culto, consentendo tuttavia la fede privata nella «pratica nicodemica», nelle chiese esistenti, mentre vengono soppressi i vescovadi. Alcuni non arabi siciliani sono ridotti in schiavitù e deportati in Africa. Tra questi, i genitori cristiano-bizantini di un famoso generale islamico: Giafar al-Siqilli.
Nella Sicilia musulmana aumentano le comunità ebraiche, in particolar modo a Palermo, per l'arrivo di schiavi di religione ebraica. Qui sono perlopiù artigiani e commercianti che conducono un commercio lucroso tra Egitto, Maghreb e Sicilia. Grazie al livello di ricchezza e prosperità che raggiungono, possono donare denaro allo yeshivah (istituzione educativa ebraica) di Palestina. Gli ebrei, esattamente come i cristiani, pagano la «jizya» e l'imposta sugli immobili (kharāj), poi iniziano a pagare anche una tassa speciale sulle merci importate (ushr). La conversione del non arabo siciliano all'Islam comporta la restituzione dello status di «uomo libero».
Secondo la maggioranza degli storici, la dominazione arabo-islamica in Sicilia fa rifiorire l'isola, sia economicamente che culturalmente, godendo di un lungo periodo di prosperità. Vengono introdotte nuove tecniche agricole, abolita la monocoltura del grano che risale all'epoca tardo-imperiale, si varia nelle coltivazioni. Viene frantumato il latifondo, mentre la stessa isola è inserita in una fitta rete commerciale marittima. La stessa capitale Palermo subisce un notevole sviluppo urbanistico, diventando una città importante e popolosa, tanto da avere l'appellativo di «città delle trecento moschee», anche se la maggioranza della sua popolazione rimane cristiana.

Alcuni personaggi vivono nella Sicilia islamica e si distinguono nelle tecniche, nel diritto, nelle lettere e nelle scienze: i poeti Ibn Hamdis e al-Ballanūbī, il giurista Imam al-Mazari, il filosofo Ibn Ẓafar, Muḥammad b. Khurāsān, Ismāʿīl b. Khalaf, Yaḥyà b. ʿUmar, ʿAbd al-Raḥmān b. Ḥasan, Jaʿfar b. Yūsuf e Ibn al-Khayyāṭ. Negli studi linguistici si ricordano Mūsà b. Asbagh, Abū ʿAbd Allāh Muḥammad al-Kattānī e Saʿīd b. Fatiḥūn.

La fine del dominio islamico corrisponde ad uno scenario crescente di discordie e rivalità con l'emiro zirida Abd Allāh che nel 1036 prende possesso dell'isola contro i Kalbiti, mentre i bizantini tentano nel 1038 una riconquista con Stefano, fratello dell'imperatore Michele IV il Paflagone, alcune truppe normanne ed esuli lombardi, guidate dal generale Giorgio Maniace. La spedizione è un insuccesso da un punto di vista strategico ma i risultati tattici conseguiti sono di grande importanza. Maniace infatti è richiamato in patria nel 1043 a causa delle invidie che le sue imprese suscitano. Nel suo corpo di spedizione però milita il normanno Guglielmo Braccio di Ferro che, tornato tra i suoi parenti, riferisce delle meraviglie dell'isola e della possibilità di farsene un dominio a scapito dei musulmani. L'isola da allora è divisa in tre diversi emirati praticamente indipendenti e rivali tra loro.

Nel febbraio 1061 i normanni di di Roberto il Guiscardo e, sul campo, dal fratello Ruggero, della famiglia degli Altavilla, sbarcano nei pressi di Messina per iniziare le operazioni di conquista dell'isola. L'occupazione di Messina avviene poco dopo e, nonostante l'arrivo di rinforzi dal Maghreb, la superiorità militare normanna a poco a poco s'impone in un'isola ormai preda delle contese tra i piccoli signorotti (qāʾid) musulmani. Nel 1063 Ruggero sconfigge l'esercito arabo in cui cade il qāʾid di Palermo, Arcadio. Contribuisce alla disfatta araba anche la Repubblica di Pisa, potenza marinara alleata normanna, che attacca il porto di Palermo, mettendo in grave difficoltà i musulmani e saccheggiando numerose navi.

L'inutile resistenza è capeggiata da Ibn ʿAbbād conosciuto come Benavert, signore di Siracusa che resiste fino al 1086. La Sicilia diventa completamente normanna al termine di trent'anni di guerra, con la caduta di Noto nel 1091.