Di antara ragam spesialisasi pendidikan keagamaan, beberapa pesantren di Indonesia dikenal fokus pada pengajaran Ilmu Falak, yaitu cabang ilmu astronomi Islam yang secara historis memiliki peran vital dalam praktik ibadah. Pesantren Ilmu Falak secara khusus mendidik santri untuk menguasai perhitungan matematis dan astronomis guna menentukan waktu shalat yang akurat, awal bulan (terkait puasa dan hari raya), serta penentuan arah Kiblat secara ilmiah. Pesantren Ilmu ini membuktikan bahwa tradisi keilmuan Islam sangat menghargai sains dan perhitungan eksak, sekaligus Mencetak Duta Moderasi yang mampu menjelaskan fenomena alam dalam bingkai agama.
Kurikulum di Pesantren memadukan kajian Kitab Kuning klasik, yang berisi metode perhitungan hisab tradisional, dengan ilmu astronomi modern. Santri tidak hanya mempelajari teori melalui kitab seperti Sulâmu an-Nayyiraini, tetapi juga dibekali dengan pelatihan praktis menggunakan alat-alat modern seperti teodolit, Global Positioning System (GPS), dan perangkat lunak simulasi astronomi. Integrasi ini memastikan bahwa lulusan mampu memverifikasi perhitungan tradisional dengan data ilmiah kontemporer. Sebagai contoh, di salah satu pesantren yang fokus pada ilmu falak, setiap santri diwajibkan melakukan praktik penentuan arah Kiblat minimal lima kali menggunakan metode yang berbeda, di bawah pengawasan Ustadz Falak yang bersertifikat.
Salah satu aplikasi paling penting dari Ilmu Falak adalah penentuan waktu shalat dan kalender Hijriah. Dalam penentuan awal bulan Qamariyah (seperti Ramadhan dan Syawal), Pesantren Ilmu Falak berfungsi sebagai lembaga hisab yang melakukan perhitungan dan observasi hilal (bulan baru). Data perhitungan dari pesantren-pesantren ini seringkali menjadi rujukan penting bagi Kementerian Agama dalam sidang Itsbat (penetapan resmi). Selain itu, mereka memainkan peran krusial dalam koreksi arah Kiblat pada bangunan masjid atau mushola baru. Berdasarkan catatan Kantor Wilayah Kementerian Agama, pada tahun 2024, lebih dari 500 pengukuran dan koreksi arah Kiblat di seluruh provinsi telah dilakukan dengan bantuan langsung dari Lulusan Pesantren Falak.
Dengan menekankan disiplin perhitungan dan objektivitas ilmiah, Pesantren Ilmu Falak mengajarkan santri untuk tidak hanya taat dalam beribadah tetapi juga cerdas dalam mengaplikasikan sains. Kemampuan ini menjadikan santri Falak sebagai jembatan yang menghubungkan ilmu agama dan sains, menunjukkan harmoni antara keimanan dan akal.