在元初，蒙古没有本族历法，而沿用金历法，因年久月深，误差极大，且境内南北历法不统一，造成诸多不便。忽必烈因下令于至元十三年（1276年）成立太史局，负责新历法的编制工作。王衍、郭守敬等在研究出一批更精确科学的天文观测仪器基础上，派员在元朝辽阔版图内，开展了费时一年的“四海观测”工作，最北的测点是铁勒（在今西伯利亚的叶尼塞河流域），最南的测点在南海（在今西沙群岛上），选派了十四个监候官员分别到各地进行观测。四海观测为制定新历法提供了宝贵的数据。新历编算过程中，王恂、郭守敬等人遍考自汉代以来历书四十余家，创垛叠招差法（即三次等间距内插法）和近似球面三角的简化公式，经数年精心计算，终于至元十七年（1280年）六月完成新历编制工作。至元十八年（1281年），《授时历》颁行天下。《授时历》是中国古代创制的最精密的历法。授时历自元及明行用了三百六十余年，它作为我国古代传统历法发展的高峰，同时也是终结而载入史册。
