在中國的科學技術史上，宋元時代是科學技術最為繁榮發展、各種發明創造層出不窮的重要時期。天文學、數學、醫學都取得了新的成就。郭守敬就是在當時創新思想影響下出現的一位傑出的科學家、發明家，也是13世紀世界上傑出的科學家之一。他在天文、曆法、數學、水利、地理學等方麵都有很高的成就，尤其在對天文研究和天文儀器創製方麵貢獻巨大。
郭守敬從小喜歡動腦筋，對各種自然現象很感興趣。他的祖父郭榮是一位精通數學和水利的學者，對少年時代的郭守敬影響很大。祖父認為他有培養前途，就送他到邢台西麵的紫金山去求學。那時，一些有學問的人，像邢台人劉秉忠及沙河人張文謙等，都住在紫金山研究學問。郭守敬讀書刻苦認真，特別愛好天文學，利用課餘時間製造了一些天文儀器的模型，得到張文謙等人的讚賞。
郭守敬青年時代就不怕困難，敢想敢做。離家鄉邢台城外五裏多地，有一支泉水，經過一座石橋流進城裏。年代久了，淤泥湮沒了石橋，泉水漲起時，附近的莊稼和交通都受影響。於是縣裏人決定建造一座新石橋。20歲的郭守敬，被指定為工程的負責人。他年紀雖輕，勁頭卻很大，先到現場仔細觀察了地形，決定建橋地址，還開鑿了溝渠，使泉水能夠暢通無阻，把被淤泥湮沒了的石橋也掘了出來，全部工程，隻用了40天。當地百姓都讚揚他“巧思絕人”。
當時中都（現在的北京）附近的河道，由於戰爭的影響破壞得很厲害，元世祖忽必烈派郭守敬負責治理這些河道。他用了不到兩年時間，就完成了這項艱巨的任務。我們知道，現在的大運河是從浙江杭州起，往北直通到北京的。可是當時，大運河隻通到通州。從通州到北京的運輸，要靠陸路。每逢秋雨連綿之日，運輸就很難進行。郭守敬建議在北京和通州之間開鑿一條河流，跟大運河連接起來。建議被采納後，他立刻到現場進行實地觀察、測量，決定把昌平縣北山的泉水導入甕山泊（現在的昆明湖），再引進城裏的什刹海，然後流入新運河。他還在這條河上修築堤壩，設置閘門，用來調節水量，使大船也能通行。這就是有名的通惠運河。
元代以前的曆法，雖經多次修改，但仍然墨守陳規。郭守敬認為隻有根據對天象的周密觀測，才能定出比較準確的曆法。於是，他打破陳規，自製了一套天文儀器，計有13種之多，很有創見。其中的“簡儀”，可以用來清晰地觀測天空的日、月、星宿。儀器製成後，郭守敬提議在全國各地進行觀測。元朝政府接受了他的建議，並派官員協助他在各地建立觀測站。東到高麗（現在的朝鮮），西到滇地（今雲南昆明市）和涼州（今甘肅武威），北到鐵勒（今俄羅斯的貝加爾湖），南到瓊州（今海南島），共建立了27個觀測站，可以同時對天象進行觀測，規模之大，當時是舉世無雙的。郭守敬根據觀測的結果，再加以精密計算，經過4年時間，到公元1280年，製成了一種新曆法，取古語“敬授民時”之意，命為《授時曆》。《授時曆》推算出一年有365．2425天，跟地球環繞一周的時間，隻差26秒，和目前世界通用的格裏高利曆的一周期一樣，但比格裏高利曆早300年。
對於郭守敬的才華，外國人也很欽佩。清朝初年，德國的傳教士湯若望看了郭守敬製造的天文儀器後，稱他為“中國的第穀”。第穀是丹麥的天文學家，製造過多種天文儀器，不過，他比郭守敬晚了300多年。
郭守敬在數學方麵也有很深的造詣。他創造了一種算法，能計算球麵三角形，他的“平立定三差法”，是一種高等級數的運算方法。這種方法，在歐洲又過了4年，才由著名科學家牛頓和萊布尼茲研究出來。
郭守敬活了86歲，一生從事科研活動，對我國古代科學事業的發展起了極大的推進作用。