元朝統壹中國之前，中國使用的歷法是大明歷。這個用了700多年的歷法，誤差很大。元朝皇帝忽必烈決定修改歷法，讓大科學家郭守敬負責這項工作。
郭守敬認為，精確的歷法必須實地測試，測試需要精密的儀器。所以他自己改造創造了很多天文儀器。
元朝以前，用於測量太陽、月亮等恒星和行星位置的儀器是渾儀，但結構復雜，轉動不靈活。郭守敬根據自己的觀測經驗，把渾儀改裝成兩個簡單的裝置，叫做“簡儀”。簡易儀器非常精密，不僅使用方便，而且觀測結果也比渾天儀精確得多。
郭守敬還研制了壹種上翹的儀器，用來觀測太陽和月食的位置。他還改革了標準手表，並創造了景觀符號等工具。景觀符號與標準手表相結合，可以觀察日月星辰的運行變化。
郭守敬帶著先進的儀器，向忽必烈提議在大都(北京)新建四天臺(天文臺)，並建議在全國分階段設立觀星站，進行實測。經過慎重研究，決定在全國設立27個測繪點，派出14名歷官。郭守敬親自取道廣州前往最南端的南海進行測量。
新天臺大部分修好後，郭守敬把各種最新的天文儀器放在上面，日夜觀測天體。
經過努力，郭守敬等人計算出壹年是365.2425天，只比地球繞太陽壹周的時間少26秒。根據這些資料，郭守敬最終完成了新歷法的編纂。新歷法被命名為“計時歷”，意思是告訴人們太陽和月亮的時間，不要錯過農時。