了黄道游仪、浑仪、复矩等天文测量仪器。他利用新制成的黄道游仪测量恒星的赤道坐标，发现和汉代的测量结果有很大的变动。英国天文学家哈雷在一千年后（1712年）提出自行运动的观点。开元十一年（723年），一行主持大规模的全国性天文测量，测量了北到铁勒（今蒙古国乌兰巴托西南喀拉和林遗址附近），南到交州（今越南中部地区）共13个地点的日影和北极星高度。其中还测量了河南四个地点的距离。这是中国历史上第一次大规模的大地测量，结果推翻了“日影千里差一寸”的传统说法。根据其测量结果可以计算出地球子午线的长度，开创了科学史