郭守敬生于元初的顺德邢台，自幼受祖父郭荣的影响，痴迷于天文、数学与水利之学，少年时就能根据古籍中的插图，亲手仿制出精准的浑仪，还在乡间主持修复过淤塞多年的河道，展现出远超同龄人的实操天赋。元世祖忽必烈统一北方之后，发现沿用数百年的旧历法误差极大，节气时间和实际农时已经偏差了近一个月，农民按照旧历播种常常误了农时，朝野上下都迫切需要一部精准的新历法，郭守敬经人举荐进入太史院，主持这场前无古人的历法修订工程。
郭守敬始终坚信“历之本在于测验，而测验之器莫先仪表”，他没有直接沿用前代历法的现成数据，而是先从革新天文观测仪器入手。此前传统的浑仪环圈层层堆叠，观测时视线常常被遮挡，精度有限，郭守敬彻底拆解了多余的环圈，重新设计出结构极简的“简仪”，还为它加装了后世才广泛使用的滚珠轴承装置，观测精度直接比前代提升了十倍，这台仪器比丹麦天文学家第谷发明的同类仪器，早了整整三百多年。他还把传统的两米高圭表，加高到十二米，搭配上利用小孔成像原理的“景符”，让日影的边缘不再模糊，测量冬至时刻的误差，被压缩到了不到一分钟。
为了拿到覆盖全国的精准实测数据，郭守敬向朝廷申请，在元朝的广袤疆域里设立了二十七处国家级天文观测点，最北的观测点抵达西伯利亚附近的北海，最南的观测点设在南海的西沙群岛之上，南北跨度超过五千多里，这是中国历史上规模最大的一次全国性天文大地测量。每一处观测点都要实测当地的北极星高度、冬至夏至的日影长度、昼夜的精确时长，大量此前从未被系统记录的天文数据，第一次被完整收集起来，为新历法的修订打下了无可撼动的实测基础。
耗时四年，郭守敬结合数百万条实测数据，最终在至元十七年编成了全新的历法，忽必烈亲自为它赐名《授时历》。这部历法最核心的突破，就是精准测定回归年的长度为365.2425天，这个数值和今天国际通用的公历格里高利历的回归年长度完全一致，但郭守敬得出这个结果的时间，比格里高利历的颁布早了整整三百零一年。《授时历》彻底废除了前代历法中沿用的上元积年的繁琐算法，以实测数据为唯一依据，精准标定了二十四节气的时间节点，让农时节气和实际物候完全对应，老百姓按照历书安排农事，再也不会出现误了农时的情况。
从元朝至元年间一直到清朝初年，《授时历》前后沿用了三百六十八年，是中国古代历史上使用时间最长的一部历法。郭守敬主持修订的这部历法，不仅深刻影响了后世中国的农历体系，还先后传入朝鲜、日本等东亚国家，成为整个东亚地区通用的计时标准。直到今天，我们日常使用的农历中，标定二十四节气的核心算法，依然沿用着郭守敬当年通过实测确立的规则。七百多年过去，他坚持“用数据说话”的实测科学精神，依然是中国古代科技史上最耀眼的一座丰碑。
