祖衝之在書中看到兩處據說分別是徐廣、何承天的批注，隨後他自己也用隨身帶著的算籌，按照《元始曆》中的方法重新演算了一遍，又用自己創設的五矽法再算了一遍，結果發現前者仍囿於魏晉曆的算法，而按照自己的方法算出的歲實即一個回歸年的長度比魏晉曆法精確了約有千分之四。這個對比結果讓他對編製新曆一事信心倍增，一回到京城，他就立即著手準備了。
事實上，在當時的南宋，上至朝廷，下至百姓，大家普遍信服的還是由何承天編製的《元嘉曆》。何承天在繼承舅父徐廣畢生研究成果的基礎上，結合自己四十餘年的潛心研究和實際觀測結果，於公元443年前後創製了《元嘉曆》。作為何承天一生心血結晶，《元嘉曆》在當時的時代條件下，確實有它的過人之處。祖衝之卻在自己的研究結果下，指出了他的幾點不足，並提出了自己的修改意見，於公元462年前後，編製了新曆--《大明曆》。
簡單地說，曆法就是一種推算年、月、日和節氣的方法。曆法中的節氣和農業生產關係密切，所以自古以來，人們就把一年中的二十四節氣運用到耕種、插秧、收割等農時中來，用節氣來確定農時。一些古老的民俗諺語就是這種聯係的證明，“清明下種，穀雨插秧”就是勞動人民很早就總結出來的諺語。因為我國古代社會是典型的農耕社會，農業生產事關國計民生，而曆法節氣又與農時關係重大，所以從朝廷到百姓，人們對曆法都非常重視。一旦曆法有什麼新變動，無論對整個國家還是每個家庭都將產生難以估量的影響。所以，改曆法就成了一件勞師動眾、備受矚目的事，連皇帝自己都不能說了算。
然而，盡管如此，但社會總是在進步，科技總是在發展的。如果舊曆法確確實實存在缺陷，需要改進，以便更準確地確定農時，這樣的變革就是很有必要的了。祖衝之的心裏就抱著這樣的想法，而且他堅信自己的新曆法優於舊曆。後來的曆史事實證明，祖衝之並不是盲目地自信，他的《大明曆》確實是走在了當時世界科技的前沿。
祖衝之在《大明曆》裏首先區分了回歸年和恒星年，第一次把“歲差”引進曆法，測得歲差為45年11月差一度（今測約為70.7年差一度）。歲差即是回歸年與恒星年之間的時間差，它是一種由於地球自轉、太陽、月球和其他行星對地球產生天體引力，造成地球自轉軸繞黃道作緩慢移動，即相對應的春分點產生位移的天文現象，這裏的歲即年的意思。回歸年指太陽中心從春分點回歸春分點所經曆的時間，又稱太陽年。按照現代測量數據，一回歸年大約是365日5小時48分45.5秒。恒星年即指地球公轉1周360度所需要的時間，一恒星年大約是365日6小時9分鍾10秒，回歸年與恒星年之間的時間差即為歲差現象之一。
在我國曆史上，最早發現歲差現象的是西晉時期的虞喜。虞喜之後100多年，祖衝之經過自己的研究和測算，也發現並證明了這一現象，並將其引入自己的新曆法中，這被認為是中國曆法史上的重大進步。祖衝之在曆法上的另一成就是他測定了一個回歸年的準確長度。他測定的回歸年為365.24281481日，現在測定的數值為365.24219878日，其數值的精確程度令人驚歎。
除了引進“歲差”，采用391年置144閏的新閏周以及精確測定交點月日數（祖衝之的測定結果為27.21223日，今測為27.21222日）則是《大明曆》的另外兩大成就。祖衝之的新閏周比以往曆法采用的19年置7閏的閏周更加精密，而其對交點月日數的精確測算更使得準確的日、月食預報成為可能。他提出的用五矽法測量正午太陽影長以確定冬至時刻的方法，也使這些曆法上的重要節氣時日得以更加準確的測定，為當時的農時耕種以及其他相關的社會生活提供了極大便利。
然而，好事多磨，就是這部花費了祖衝之數十年心血的曆法新作，它的頒行經曆卻是多有曲折。新曆法的問世，對於祖衝之來說，最大的褒獎莫過於將它盡快頒行天下，造福於民。也正是基於這樣的考慮，據說，祖衝之在新曆法脫稿之後，又隨即寫了一篇奏表，一同呈獻給當時的宋孝武帝。奏表呈上去很長時間祖衝之久久得不到回音。後來，在一幹朝中好友的極力推薦下，宋孝武帝終於同意按照以往規矩，由懂得天文曆法的大臣組成一個討論組，來好好研究一下這部新曆法。
到了辯論會的那一天，文武百官確實來了不少，主持答辯的兩個人，一個是中書舍人巢尚之，主管文書、負責起草詔令；另一位則是南台侍禦史兼中書通事舍人戴法興。戴法興因為之前祖衝之預報日食讓他在皇帝麵前顏麵盡失而對祖衝之心懷不滿，祖衝之進來時，看到滿臉不屑的戴法興，他沒有顯出任何畏懼之色，從容不迫地走到了自己的位置。答辯開始了，祖衝之不慌不忙、侃侃而談，從自己編製新曆法的初衷，到自己為改變舊曆所做的努力，到自己在這個艱難過程中收獲的點滴心得，群臣都在聚精會神地聽他演說。
突然，戴法興霍地站了起來，衣袖一揮，厲聲道：“夠了！要我看現用的《元嘉曆》就挺好的，沒什麼必要再改來改去了！”
祖衝之對戴法興的蠻橫無理早有所見，來之前他也作好了準備，於是理直氣壯地和戴法興展開了一場針鋒相對的激烈辯論。戴法興仗著有皇帝撐腰，朝中大臣多不敢得罪於他，氣勢咄咄逼人。他先從古書中搬出古代先賢的招牌來壓製祖衝之，說日月星辰、二十八星宿總在一定的位置上，是萬世不能改變的，而祖衝之以為冬至點每年有稍微移動是對上天和先哲的汙蔑，簡直就是大逆不道。接著，他又說當時通行的19年7閏的曆法也是古聖先賢所製定，永遠不能更改。
祖衝之麵對戴法興的強勢，絲毫沒有懼色。他根據古代的文獻記載和當時觀測太陽的記錄，證明冬至點是有變動的。然後，他又詳細地舉出多年來他親自觀測冬至前後各天正午日影長短的變化，精確地推算出冬至的日期和時刻，以此說明舊曆法是很不精密的。盡管理屈詞窮，氣急敗壞的戴法興仍舊不依不饒，他指不出新曆到底有哪些缺點，於是就爭論到日行快慢、日影長短、月行快慢等等問題上去。祖衝之不急不躁，逐項逐條據理力爭，一一駁倒了他。戴法興實在找不出什麼碴兒來，就蠻不講理地說：“新曆法再好也不能用！”緊接著祖衝之毫不退讓、斬釘截鐵地說：“舊的曆法不精確，就應該被新的代替，而不該盲目迷信古人。如果說《大明曆》不好，應當拿出確鑿的證據來。如果有證據，我願受過。”
雖然這場辯論以祖衝之的大獲全勝告終，但是《大明曆》的頒行仍然被一拖再拖。直到公元510年，新曆才被梁朝正式采用，然而，新曆的編製者祖衝之此時已經去世10年了。
圓周率
公元464年，宋孝武帝因寵妃殷淑儀去世，深受打擊而病逝。他死後，太子子業即位。從此，權臣戴法興更是一手遮天，朝中大小事務皆由其主張。昔日對子業皇位產生威脅的新安王子鸞隨即遭殃，緊接著子鸞王府的眾多幕僚隨即被擱置起來。祖衝之也因一紙調令，被派往婁縣（今江蘇昆山）擔任縣令。
祖衝之帶著妻兒，告別年邁的老父老母登上了前往婁縣的客船。婁縣是當時一個地處偏遠的小地方，窮山惡水不說，且常有天災光顧。他們一路所見，餓殍遍野、流浪乞討者絡繹不絕，這一切祖衝之看在眼裏，痛在心頭。他一上任，即展開了一番大力整頓。先是嚴懲了縣裏那些仗勢欺人的惡霸；接著精簡官府機構，剔除了不少拿著國家俸祿卻不幹實事的人員；隨後，四處拜訪當地豪紳，募糧賑災，等等。人說新官上任三把火，祖衝之的這幾把火點燃後，婁縣百姓看到了希望，民心大受鼓舞。
轉眼間，祖衝之來到婁縣已經兩年了。經過兩年來的悉心治理，婁縣麵貌大有改觀，終於迎來了一個豐收之年。在這金秋季節裏，祖衝之也要收獲自己的果實了。