僧一行從公元725年開始製訂新曆，於公元757年完成初稿，根據《易》象“大衍之數”而取名為《大衍曆》。可惜就在這一年，僧一行與世長辭了。他的遺著經唐代文學家張說等人整理編次，共52卷，稱《開元大衍曆》。
從公元729年起，根據《大衍曆》編纂成的曆書頒行全國。經過檢驗，《大衍曆》比唐代已有的其他曆法都更精密。
僧一行為編《大衍曆》，進行了大量的天文實測，包括測量地球子午線的長度，並對中外曆法係統進行了深入的研究，在繼承傳統的基礎上，頗多創新。
《大衍曆》是僧一行在全麵研究總結古代曆法的基礎上編製出來的。它首先在編製方法上獨具特色。
《大衍曆》把過去沒有統一格式的我國曆法歸納成7個部分：“步氣朔”討論如何推算二十四節氣和朔望弦晦的時刻；“步發斂”內容包括七十二侯、六十四卦及置閏法則等；“步日躔”討論如何計算太陽位置；“步月離”討論如何推算月亮位置；“步晷露”計算表影和晝夜漏刻的長度；“步交會”討論如何計算日食和月食；“步五星”介紹的是五大行星的位置計算。
這七章的編寫方法，具有編次結構合理、邏輯嚴密、體係完整的特點。因此後世曆法大都因之，在明代末期以前一直沿用。可見《大衍曆》在我國曆法上的重要地位。
從內容上考察，《大衍曆》也有許多創新之處。
《大衍曆》對太陽視運動不均勻性進行新的描述，糾正了張子信、劉焯以來日躔表的失誤，提出了我國古代第一份從總體規律上符合實際的日躔表。
在利用日躔表進行任一時刻太陽視運動改正值的計算時，僧一行發明了不等間距二次差內插法，這是對劉焯相應計算法的重要發展。
僧一行對於五星運動規律進行了新的探索和描述，確立了五星運動近日點的新概念，明確進行了五星近日點黃經的測算工作。
如僧一行推算出公元728年的木星、火星和土星三星的近日點黃經，分別為345.1°，300.2°和68.3°。這與相應理論值的誤差分別為9.1°、12.5°和1.6°，此中土星近日點黃經的精度已經達到了很高的水平。
僧一行還首先闡明了五星近日點運動的概念，並定出了每年運動的具體數值。
《大衍曆》還首創了九服晷漏、九服食差等的計算法。在新算法中，對於從太陽去極度推求晷影長短，《大衍曆》設計了一套計算方法。根據簡單的三角函數關係由太陽去極度可以方便地得到八尺之表的影長。
我國古代天文學家用巧妙的代數學方法解決了這一問題，體現了我國天文學的特色。
《大衍曆》中包含有僧一行編成的世界上最早的正切函數表。利用這個表，可以從影長查得天頂距，進而求得去極度，也可以從去極度求出天頂距後，再查表得影長。
這樣在角度和長度之間就建立了聯係。這在我國天文學史和數學史上都是一大進步。
《大衍曆》是當時世界上比較先進的曆法。日本曾派留學生吉備真備來我國學習天文學，回國時帶走了《大衍曆經》一卷，《大衍曆主成》12卷。於是《大衍曆》便在日本廣泛流傳起來，其影響甚大。
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僧一行在編製《大衍曆》之前，就已經走遍了大半個中國。公元705年，僧一行遊曆到嶺南,喜愛上外海的五馬歸槽山，便在山麓搭起茅庵留了下來。他在此觀察天象，繪製星圖，以種茶度日，因此他所居住的草廬名叫“茶庵”。