此外，郭守敬還研製了仰儀，用來觀測太陽的位置和日食。他又改革了圭表，創製了景符。
圭表是觀測日中影長變化的儀器，通過它測量出來的數據決定春分、秋分、夏至和冬至的時刻。古代的圭表一般高8尺，郭守敬把它加高到36尺，在表頂又添一根被抬起的橫梁，橫梁高出表頂4尺，這樣就使表高40尺，比原來的增高了5倍，使觀測的誤差下降到原來的1/5。現在河南省登封縣元代觀星台還完整地保存著當時的高表。
景符是測定影像的儀器。一塊銅片，中間有個小孔，用一個小架子將它斜撐在圭麵上。太陽光經過圭表上的橫梁，再透過小孔，在圭麵上形成了一個米粒大小的太陽像，像中間有一根細如發的橫梁影子，非常清晰。這樣，將景符與圭表結合起來使用，可以觀測太陽、星星和月亮的運行變化。
製造出先進的天文儀器之後，郭守敬開展了實地測量活動。統一後的元朝疆域遼闊，這給天文測量提供了極為便利的條件。郭守敬在公元1279年元世祖召見他時，提議在大都建造一座新的天文台，又提出開展全國範圍內的天文實測計劃，他對忽必烈說：“唐朝開元年間，曾令人在全國13處進行測量，現在的疆域比唐朝更為廣闊，倘若不派遣專門人員到邊遠地方去實測，就不能了解各地的晝夜長短有怎樣的不同，日月星辰有什麼樣的變化，日食月食的時刻和食分有什麼差別。”他建議立即在全國範圍內設立多處觀星台，開展實測活動。
元世祖很讚成他的計劃。於是，郭守敬與王恂進一步仔細規劃，經過了認真的研究之後，他們決定東起朝鮮半島，西到河西走廊北至西伯利亞，南達南中國海，設立27個測影點，最北的北海測影所，已在北極圈附近了。分別派出14個曆官，分路出發，開展實測。48歲的郭守敬則奔波於祖國各地，親臨每一個測影所，他帶領幾個人先到上都，然後南下，最後來到廣州，他親自到最南邊的測影點南海進行測量。他在河南登封縣告城鎮建靠的告城觀星台，至今保存完好。
接著，郭守敬又負責在大都修建一座新的天文台（就是今北京市建國門立交橋南麵的古觀象台），安放他精心製作的各種最先進的天文儀器，日夜進行天體觀測。
1280年，郭守敬等人經過多年的辛勤勞動，終於完成了新曆法的編製工作。元世祖非常滿意，他按照《尚書》裏“教授天時”這句話，將新曆法定名為《授時曆》，並下詔於1280年的冬天全國正式實行新曆法。
《授時曆》是我國古代的一部優秀的新曆法。根據新曆法推算出的節氣非常準確，這對農業生產幫助很大，老百姓根據這部曆法安排農業生產，就不會錯過天時。
《授時曆》又是一部非常科學的新曆法。郭守敬根據自己多次精密測定的冬至時刻的結果，同時結合研究了曆史上從祖衝之《大明曆》以來6次觀測冬至時刻的資料，他計算出一年為3652425日，這比地球繞太陽一周的實際時間隻差26秒，《授時曆》就是采用這一數據的。現在國際上通用的格利哥裏曆（公曆）也是采用的這一數據，但格利哥裏曆比《授時曆》晚了整整300年。《授時曆》的編訂，使元代的天文曆法遠遠居於當時世界的前列。
傑出的天文學家郭守敬所取得的成就令每一位炎黃子孫為之驕傲，他將畢生的精力都投注到科學事業之中，直到86歲去世為止，他從未中斷過他的科學實踐與研究。曆史永遠也不會忘記這位偉大的科學家。