唐代的天文学也很发达，最著名的天文学家是一行和尚。一行姓张，名遂，魏州昌乐（今河南昌乐）人，生于公元683年。他从小刻苦学习，特别喜欢钻研天文、历法、算术中的疑难问题，对佛教经典也有深入的研究，年轻时就地已成为长安城里有名的学者。他出家后，法名叫一行，之后到各寻师访友。在浙江天台山国清寺，在一位数学造诣较深的僧侣的指导下，一行对天文、历法的研究更加深入，成为当时全国有名的学者。
717年，一行来到长安，唐玄宗亲自召见了他，让他主持编制新历法。首先，他和天文仪器制造家梁令瓒共同制造了观测天象的黄道游仪。黄道，就是人们从地球上看太阳，感觉到太阳在宇宙空间一年中的运行轨道。测定日、月在轨道上的位置和它们的运动情况，对提高历法的精确度有决定性作用。过去的测量都是间接进行的，测量结果还需要再进行换算，误差很大。黄道游仪解决了这个问题，测量更准确了。一行利用这个仪器发现恒星的位置和古代所测的位置有很大不同，第一次发现了恒星移动的现象，大大推动了人类对恒星的观测和研究。在一行的倡议下，从724到725年，在全国13个地点测量北极高度和冬至、夏至、春分、秋分当天中午的日影长度。一行从各地的测量数据中计算出子午线的长度，它虽然与现代测量出的子午线长度有一定误差，但这是世界上第一次测量子午线的纪录，对于研究天文学史有十分重要的价值。
一行和梁令瓒在汉代科学家张衡设计的基础上，制造了水力运转浑天仪。这个浑天仪上画着星宿、赤道，灌进水去冲动轮子，仪器就转动起来，每昼夜自转一周，和天象相符合。仪器中还有两个木人，一个木人每刻钟击鼓一次，一个木人每个时辰（两小时）敲钟一次，都由仪器中的轮轴操纵。这是世界上最早的自动记时器。
724年，一行开始就编制了新历法，3年后，新历法《大衍历》草稿完成。这是当时一部很先进的历法，它比较正确地掌握了太阳运动的规律，把太阳和月亮每天的位置和运动，每天见到的星象和昼夜时刻，以及日食、月食和五大行星的位置都作了说明。在明朝末年西方的历法传入我国以前，我国一直沿用着这部历法。
727年，《大衍历》刚刚完成，一行就因为劳累过度，一病不起，与世长辞了，死的时候才45岁。一行的发明创造，和他编制新历法的功绩，在我国天文史上占有重要的地位，他是世界上最著名的古代天文学家之一。