1244年，秦九韶任建康府（南京）通判期間，因母喪離任，回浙江湖州守孝三年。正是在湖州守孝期間，秦九韶專心研究數學，在1247年，終於完成了二十多萬字的巨著《數學九章》，名聲大振。《數書九章》，南宋時稱為《數學大略》或《數術大略》，明朝時又稱為《數學九章》，是中國古代數學專著，是算經十書中最重要的一種。
《數學九章》題材廣泛，取自宋代社會各方麵，包括農業、天文、水利、城市布局、建築工程、測量、賦稅、兵器、軍旅等方麵，是一部實用數學大全。
秦九韶在書中論述了數學在計算日月五星位置、改革曆法、測量雨雪、度量田域、測高求遠、軍事部署、財政管理、建築工程以及商業貿易等中的巨大作用，認為不進行計算會造成“財蠹力傷”的後果，而計算不準確，“差之毫厘，謬乃千百”，於私於公都沒有好處。因此他注意搜求生產、生活、交換以及戰爭中的數學問題。
秦九韶在《數學九章》係文中說：曆法用久了都會出現誤差，聰明人能夠改革創新，如果不去探尋自然界的變化規律，隻會模仿和因襲，又有什麼益處呢？他認為科學創作不能像匠人般的依樣畫瓢，也非尋章摘句式的編撰，而要根據自己的知識去創造。秦九韶的《數學九章》從形式到內容乃至結構都是最早最優秀的，該書是在我國秦漢數學高峰時的數學巨著《九章算術》的繼承發展的基礎上改革創新的成果。秦九韶吸收了《九章算術》的優點，《數書九章》采用“合類”、“通類”、“推類”等思想方法，采取問題集的方式，大多由“問曰”、“答曰”、“術曰”、“草曰”四部分組成：“問曰”，是從實際生活中提出問題；“答曰”，給出答案；“術曰”，闡述解題原理與步驟；“草曰”，給出詳細的解題過程。該書中許多計算方法和經驗常數直到現在仍有很高的參考價值和實踐意義，被譽為“算中寶典”。
秦九韶把《數學九章》分九卷（類），每類九個問題，這樣，《數書九章》就一共收錄了八十一個問題。九類主要包括：大衍類：一次同餘式組解法；天時類：曆法計算、降水量；田域類：土地麵積；測望類：勾股、重差；賦役類：均輸、稅收；錢穀類：糧穀轉運、倉窖容積；營建類：建築、施工；軍族類：營盤布置、軍需供應；市物類：交易、利息等。他還加上了用圖式給出了“草”，即演算過程，必要時還附上了直觀圖形。更獨特的是全書81個問題題名和各章係文均用四言詩句寫成，這些都是過去古算書所沒有的，無疑是對《九章算術》的發展。
秦九韶改革創新舉措增強了該書的可讀性，《數學九章》可謂數學思想方法躍進的裏程碑，綻放出秦九韶數學思想的光輝，形成了自己的特色：
第一、開放的歸納體係，“開放”指數學問題與當時社會生產、生活的緊密聯係；“歸納體係”指數學表達體係是由個別到一般的歸納方式推導而成；
第二、算法化、抽象化數值化，《數學九章》題中的“術”是具體算法化，帶著普遍性和抽象的規律；“答”是把“問”中數據化進行計算；
第三、傳統思想，秦九韶的著作與古算一樣，在體係、內容、方法等方麵具有趨同性，采用“應用題”或“管理數學”的形式或模式表達。