刘宋时期，使用的是何承天编制的元嘉历。祖冲之经过观测研究，认为它不够精密，有一些错误，就着手拟制新的历法。他经过了刻苦的计算和观察，于宋孝武帝大明六年（公元462年）编成大明历。这时祖冲之才三十六岁。
大明历是当时比较先进的历法，其中有不少创造。
  首先，大明历最早把“岁差”引进历法。所谓“岁差”是指春分点在黄道上的西移。由于日、月和行星的吸引，地球自转轴的方向发生缓慢而微小的变化，因此从这一年的春分到下一年的春分，从地球上看，太阳并没有回到原来的位置，而是岁岁后（向西）移。由于春分点移动，全部二十四个节气的位置也在动。
  岁差现象最早是由东晋天文学家虞喜提出的。祖冲之通过亲身长期观测，证实了岁差的存在，并且首先把岁差考虑到历法的计算中。
由于历法中考虑了岁差，回归年（周岁）和恒星年（周天）才有了区分。回归年是太阳连续两次经过春分点所需要的时间，又叫太阳年，就是日常生活中所说的“年”。
  恒星年是太阳连续两次经过某一恒星所需要的时间，就是地球绕太阳公转的一个真正周期。回归年要比恒星年短二十分二十三秒。虞喜认为岁差每五十年后退一度，祖冲之确定岁差每四十五年十一个月相差一度，这个数值虽然还不够精确，但是祖冲之通过考虑岁差而使历法的编制建立在更科学的基础上，在我国历法发展史上是一个重大的进步。
  
大明历的另一个重要改革是修改闰法。由于制定历法所用的一些天文周期数据之间不是简单的整数倍关系，就给历法的制订增添了许多问题。例如，据现代天文仪器测定，一回归年是三六五·二四二二日，一朔望月（月亮圆缺一次的时间）是二九·五三○六日。如果按回归年编制历法（阳历），分一年做十二个月，那么一个月有三十或三十一日，不能反映月亮的圆缺变化。
  而在古代，人们对月相变化是相当重视的。如果按朔望月编制历法（阴历），以十二个朔望月作为一年，只有三百五十四日，比一回归年少十一日；如果以十三个朔望月作为一年，那么一年将近三百八十四日，比一回归年又长了十八日多，都不能反映太阳的运行。而季节变迁是由太阳在运行轨道上的位置决定的。
  
为了解决这一问题，自古以来，我国就通过设置闰月来调和阴、阳历，使历法能兼顾四季变化和月面圆缺，以适应农业生产和日常生活的需要，这就是阴阳合历。
我国古代的各种历法实际上都是阴阳历。现在我国日常生活中和公历并用的农历（夏历）仍是阴阳历。根据对甲骨文字的研究，我国早在殷商时期巳经采用闰月。
  春秋中叶已经有在十九年中设七个闰月的安排方法。但十九年七闰法并不完善，经过二百多年就要多出一天，将会影响到历法中的其他数据。东晋义熙八年（公元412年），北朝北凉的赵作元始历，第一次改革了旧历法，在六百年中加入二百二十一个闰月，但是没能被人们接受。
  祖冲之承袭了赵敢于更改已经使用上千年的旧闰法的革新精神，又经过自己的反复测算，提出在三百九十一年中设置一百四十四个闰月的新闰法，使大明历的准确程度有了提高。按照祖冲之的推算，一回归年的长度是三六五·二四二八一四八一日，远比前人的数据准确，误差只有五十秒钟左右。
  直到南宋宁宗庆元五年（公元1199年）杨忠辅制统天历以前，它一直是最精确的数据。……
祖冲之不仅是一位杰出的数学家和天文学家，而且还是一个著名的机械专家。他重造了当时已经失传了的指南车；创制过利用水力春米、磨面的水碓磨，是当时世界上先进的粮食加工机械；还制做了历史上有名的能日行百余里的“千里船”，在我国造船史上谱写出了引人瞩目的一页。
  
　
（选自张润生等：《中国古代科技名人传》，中国青年出版社1983年出版。）
回归年，阴历年
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    地球是斜着绕太阳转的，所以赤道面和黄道面有个固定的夹角，这个夹角在地球公转过程中导致了太阳直射点在南北回归线间移动，因此造就了四季更替、形成了年的概念。
  注意年的概念比发现地球绕太阳转要久远得多，年对古人的直观感受就是四季更替和春种秋收，这个感受和地球是否公转是无关的。假想如果地球光自转不公转而太阳在垂直于黄道面的方向上来回移动，同样也能造就年的感受。——说明这点的目的是为了区分下面所描述的概念：恒星年和回归年。
  
    地球精确绕太阳转一周的时间称之为恒星年，而四季更替的精确时间称之为回归年。那么怎样衡量四季更替的精确时间？这就要用到春分点的概念。春分点是天文概念，它是黄道面上的地球公转轨道和赤道面的两交点之一（另一个自然是秋分点了），春分秋分点时太阳正好直射赤道，而太阳的直射又正好符合四季更替的感受要求，因此回归年的定义就是地球从这个春分点转一圈又回到春分点的时间。
  
    如果春分点不动，恒星年就等于回归年，因为地球转一圈又回来了。遗憾的是地轴总会像陀螺一样有进动和章动，所以导致的岁差会让春分点在一年中稍微前进一点点，因此一恒星年比一回归年要长那么一点点，一个是 365。25636 日，一个是 365。
  2422 日。记住，回归年才是我们通常概念中的年。
    也许有人要问，恒星年和回归年有 20 多分钟的差距，长此累积下去会有什么影响？答案是“和历法无关”。历法中本来就不管地球在公转轨道上的位置，春分点秋分点的平分——冬至点和夏至点也和公转轨道上的近日点远日点没什么必然关系，所以关心恒星年和回归年的差距是天文学家的事情。
  太阳历的基础就是回归年。
    至于阴历年，则没有什么天文意义，只是月的集合而已，不过在农历这个阴阳历中，它也得拟合回归年的长度。一农历年是从正月初一到次年正月初一前的时间，它可能包含 12 或 13 个月，取决于闰年的设定。
    农历中还有“岁”的概念，是从冬至日到次年冬至日之间的时间，等于一回归年。
  这个概念用来计算闰月。
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