郭守敬(1231－1316年)，字若思，邢州邢台县(今河北省邢台县)人。由于他的祖父精于算术、水利，因而他从小就迷上了自然科学，喜爱制作各种工具。由于其祖父和当时享有“学问渊博，对于天文、地理、律历等无不通晓”声誉的刘秉忠是好朋友，郭守敬得以在刘秉忠门下学习，从而大开眼界。

　　郭守敬32岁那年，经教师刘秉忠的朋友张文谦推荐，步入仕途。最初的十几年，他一直做管理水利的官员，至1276年，元朝政府鉴于以往沿用的《重修大明历》误差明显，从而决定改制新历时，郭守敬被调来参加这项工作，并成为实际负责人。当时，存放在大都(今北京)的前代天文仪器，多已年久失修。为了适应编历的需要，郭守敬首先提出了“历之本，在于测验；而验测之器，莫先仪表”的主张。他在一批能工巧匠的协助下，先后创制了简仪、仰仪、大明殿漏灯、圭表、景符、窥几、正方案、丸表、悬正仪、座正仪、浑天象、候及仪、玲班仪、证理仪、日月食仪、星晷定明仪等一整套精密的天文仪器，从而赢得了“中国的第谷”的美称。 在这些“机巧精密，胜过前人”的仪器中，最为后人推崇的是简仪、仰仪和圭表。

　　简仪是根据浑天仪改制的。我国早在春秋战国时期就发明了测定天体的浑天仪。以后，经历代改进，有所发展。然而，在郭守敬之前，这个测天仪器存在着许多缺点。重叠的圆环把许多天空区域遮住了，缩小了仪器的观测范围；同时，好几个环都有各自的刻度，读数系统复杂，使用不便。郭守敬在此基础上，针对浑天仪存在的缺点进行了大胆的革新改造。他保留了最必须的两个圆环系统，又把其中的一组分出来，改成另一个独立的仪器，而将其他圆环系统完全取消。这样一来，既不会再发生因为圆环数过多而遮掩星体的现象，所测得的二十八宿星距的位置也比较准确。由于这一仪器既精确又简单，故又称其为“简仪”。简仪的结构与现代的“天图式望远镜”基本上是一致的。在欧洲，象这样结构的天文仪器，直到18世纪才从英国流传出来。

　　仰仪是郭守敬独创的一种天文仪器。它是个铜铸的中空的球面，看上去就象一口仰望的锅，所以取名“仰仪”。在半球的口上，刻着东、西、南、北4个方向，凹部刻有与观测地纬度相应的纵横网格。半球口上用一纵一横的两根竿子，架着一块小木板。板上开了一个小孔，孔的位置正好在半球面的球心上。太阳光通过小孔，在球面上投下一个圆形的像，映照在所刻的线格上，这样便可测得太阳在天空中的位置。当发生日食时，仰仪面上的日像，也相应发生亏缺。因此，通过仰仪便可以直接观察到日食的方向、亏缺部分的大小和各种食像的时刻。

　　圭表是测定二十四节气的主要仪器。表是一根垂直于地面的标竿，当太阳在子午线上时，表影投影在北方向圭面上，量取影子的长，就可以推算节气。旧圭表影边缘不清晰，影长不精确。用来量长度的尺，一般只能计算到分，在推算时刻时，易发生误差。另外，它只能观测日影，而不能观测光弱的月、星的影子。为了解决影界不清的问题，郭守敬同时创制了—个叫做“景符”的仪器，利用小孔成像的原理，使日光通过一个薄钢片上的小孔，再射到圭面，从而收到影界清晰的效果。研究中，郭守敬发现按比例推算二十四节气时发生误差的重要原因之一是圭表的表影不长。于是，他把圭表的表高加大到40尺，比旧表增高5倍。为了改进量取长度的技术，他又将原来只能量到“分”位的，分别提到“厘”位，尽量减少误差。郭守敬这些大胆改革措施，使圭表的精确度提高了，基本上弥补了自唐宋以来圭表存在的缺陷之处。

　　在创造好各种天文仪器之后，郭守敬开始了系统的天文观测工作。他率领14位天文学者，在衡岳(今湖南长沙西南)、岳合(河南开封西北)、大都、上都(多伦)、西京(大同)、安西府(西安)、成都、鄂州、雷州、扬州、琼州等26个点进行了几项重要的天文观测，测定了夏至影长的尺寸以及昼夜的刻分等，为编制新历提供了比较精密的数据。

　　在观测过程中，郭守敬取得了两项重要成果。其一是地球赤道面和地球公转轨道面的交角，是天文学上一个基本常数，关系到各种计算结果的精确与否。这个交角年年在缩减，只是每年缩减的数值很小，仅有半秒。短期不易发现。自汉朝以后，1000多年来一直认为这个夹角为24°。郭守敬对此作了新的测定，得出了当时的夹角只有23。90′，换成现制为23。33′5″．3，与现在推算当时交角实际应该是23。31′58″．5相比较，误差仅为l′6″8。其二是对二十八宿距度的测定，这也是天文学上的一个重要的问题。郭守敬也用新仪器进行了测定，结果，其精确度比北宋崇宁年间的测定，提高了一倍。

　　经过4年多辛勤劳作，到1280年春，一部当时世界上最先进的历法——《授时历》完成了。它以365．2425日为一年，比地球环绕太阳公转一周的实际时间仅差26秒，与现在通用的公历完全相同。从这个新历法看，郭守敬运用了当时一些最新的天文学理论和数据。例如，他采用了自己和朱世杰等人共同提出的三次差内插公式及合于球面三角法的公式进行计算，使新历法的精度得到空前提高。《授时历》于第二年颁行全国后，深受人们的欢迎，直到明朝末年，徐光启还赞誉“郭守敬的历法，三百年来世所共推。”

　　郭守敬从事天文、历法工作近10年。在这10年中，他对天文历法有较深入的研究。除《授时历》外，他还整理定稿了《推步》7卷、《历议拟稿》3卷，以及独自撰写的《仪象法式》2卷、《五星细行考》50卷、《新测无名诸星》1卷等著作，对我国的天文学作出了巨大贡献。

　　自1291年起，郭守敬又将自己的主要精力转移到水利工程上。当时，由于元代在大都建都后，每年需要从南方征调大量粮食，而当时南北交通大动脉——大运河只通到通州(今北京通县)，所以迫切需要修浚一条从大都至通州的运河。郭守敬对大都附近的地形和水文作了深入细致的勘察，拟定了施工方案。要修运河，没有充足的水源是不行的。郭守敬经过反复勘察，发现昌平县东南神山(今凤凰山)山麓的白浮泉(今龙泉)，水流量大，可以利用，但问题出在白浮泉与大都之间，有两道由沙河和清河所形成的河谷低地，比大都低了几十米，水根本无法径直流入大都。郭守敬经过周密研究、思考后决定将白浮泉水引向西行，再折向东南，沿西山东麓流入瓮山泊(昆明湖前身)；然后，再从瓮山泊接高梁河(今长河)，把水引入大都，蓄积于积水潭(今什刹海)；然后东南流出文明门(今祟文门北)，东下到通州高丽庄，和大运河相接。这样一来，既可以避开河谷低地，又可将沿途许多小泉水集合起来，使水量大大增加。为了使水不致外流，郭守敬还在河道东岸修筑长堤“白浮堰”。为解决河床坡度大问题，在积水潭到通州的河道亡，又设置了水闸、斗门20座，以保证运粮船能够平稳地航行。

　　郭守敬的创造性设计，引起忽必烈的重视，当即下令动工。从1291年春起到1292年秋完工，整个工程仅用了一年半的时间。这条运河全长l60里，取名“通惠河”。这一水利工程，自峻工之日起，至1901年北京至通州的铁路建成之前，一直起着发展我国南北交通，促进全国政治、经济统一的重要作用。

　　郭守敬在天文、水利方面的卓越成就是值得后人称颂的。明时来华的德国传教士汤若望尊称他为“中国的第谷”。我国现代天文学家陈遵妫更赞扬道：“丹麦天文学家第谷虽也创造了很多天文仪器，他不独已经比郭守敬晚了300年，且喜星卜术，认为天象常与人事有关，而郭守敬却焚毁阴阳伪书，破坏世俗的迷信，一洗古来占验的浮说，使天文学纳入科学的正轨。就这点来说，第谷已远不如郭守敬了。”《元史》卷164有传。