祖冲之为了天文、历法上的推算，和度量衡的考核需要，研究圆周率（圆的周长与它的直径之比），在前人的基础上，经过刻苦钻研，反复演算，
将圆周率推算至小数点后7位数，即3.与3.之间，并得出了圆周率分数形式的近似值。
这在当时世界上是最先进的，这一纪录保持了千年，直到15世纪才由阿拉伯数学家卡西打破。日本的学者为了纪念祖冲之的贡献，曾建议把圆周率改名为“祖率”。
在天文历法方面，祖冲之的主要贡献，是修订历法，创制了新的《大明历》，最早将岁差引进新历法中。
为了研究天文历法，他研读了历代所有的历书，常拿着仪器去观察日月星辰的运行，测量太阳影子的长短。
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