郭守敬只保留了浑仪中最重要的两个圆环系统；并且把其中的一组圆环系统分出来，改成另一个独立的仪器；把其他系统的圆环完全取消。这样就根本改变了浑仪的结构。再把原来罩在外面用来固定的圆环全都撤除，用一对弯拱形的柱子和另外四条柱子承托着留在这个仪器上的一套主要圆环系统。这样，圆环四周就没有任何遮拦了。这种结构，比原来的浑仪简单又实用，所以取名简仪”。简仪的这种结构，同现代称为“天图式望远镜”的构造基本上是一样的。它比欧洲同样结构的仪器，要早600年。
郭守敬简仪的刻度划分也很精细。以往的仪器一般只能读到一度的14，这简仪却可读到一度的136，精密度一下子提高了很多。可惜被当时频繁发生的战争销毁了。现在，保存在南京紫金山天文台的一架是仿制品。
郭守敬用这架简仪作了许多精密的观测，其中的两项观测对新历的制订具有重大的意义。
一项是测定出黄道和赤道的交角度数。赤道是指天球的赤道。地球悬空在天球之内，设想地球赤道面向周围伸展出去，和天球边缘相割，割成一个大圆圈，这圆圈就是天球赤道。黄道就是地球环绕太阳作公转的轨道平面延伸出去，和天球相交所得的大圆。天球上黄道和赤道的交角，就是地球赤道面和地球公转轨道面的交角。
根据现代天文学家理论推算，当时的这个交角实际应该是是23°31′58″.0。郭守敬测量的角度实际还有1′25″.3的误差。不过这样的观测结果，在郭守敬那个时代来说，已是十分不易的了。
另一项观测就是二十八宿（xiù）距度的测定。
在编讧新历时，郭守敬提供了不少精确的数据，这确是新历得以成功的一个重要原因。
王恂、郭守敬等同一位尼泊尔的建筑师阿尔你哥合作，在大都兴建了一座新的天文台，台上就安置着郭守敬所创制的那些天文仪器。它是当时世界上设备最完善的天文台之一。
由于郭守敬的建议，元世祖派了14位天文学家，到当时国内26个地点（大都不算在内），进行几项重要的天文观测。最北的观测点在北海（今西伯利亚），最南观测点在南海（今西沙群岛）。这一次天文观测的规模之大，在世界天文学史上是空前的。
经过王恂、郭守敬等人的共同努力，到1280年（元世祖至元十七年）春天，一部新的历法终于订制成功。忽必烈按照“敬授民时”的古语，赐名“授时历”。然后，正式颁发了根据《授时历》推算出来的下一年的日历。《授时历》以365天为一年，与现行世界通用的公历相同，从元朝到明朝这部历法一直被延用了364年，是我国古代也是世界古代最精确、使用时间最长的一部历法。
不幸的是，《授时历》颁行不久，王恂就去世了。那时候，有关这部新历的许多数表等都还是一堆草稿，没有整理出来。几个主要的参加编历工作的人相继去世，于是郭守敬又担负起最后的整理定稿工作。他又花了两年多的时间，把各项数据、算表等都整理出来，写出定稿。
郭守敬把这部历法最后写成定稿，流传到后世，把许多先进的科学成就传授给后人，这件工作，本身就是一项了不起的成就。
王恂去世后，郭守敬升任太史令。在以后的几年间，他又继续进行天文观测，并且陆续地把自己制造天文仪器、观测天象的经验和结果等的知识编写成书。他写的天文学著作共有百余卷之多。然而封建帝王却把这些极其宝贵的科学遗产都锁进了深宫秘府之中。
开通运河
早在金朝时，北京就成了国家的首都。元朝时候，称北京为大都，是当时全国政治经济文化的中心。
大都城内每年要消费几百万石粮食。这些粮食大部分是从南方产粮地区征调过来的。为了方便运输，从金朝起，一直是利用天然水道和隋唐以来修建的运河来运粮。但由于自然条件的关系，它的终点到不了北京，只能到达北京东面的通州，通州距离京城还有几十里路。这段路程只有陆路可通。陆路运输要用大量的人力物力，一到雨季，车马难行，沿路要倒毙许多牲口，粮车往往陷在泥中，运粮的人们苦不堪言。因此在金朝时候，统治者就想开凿一条从通州直达京城的运河，解决运粮难的问题。
通州的地势比大都低，因此要开运河，只能从大都引水流往通州。这样，就要在大都城周围找水源。大都城郊最近的天然水道有两条：一条水源从西南而来的凉水河，一条是发源于西北郊外的高梁河。但这两条河水量都很小，难以满足运河的水源需要。大都城往北几十里，有清河和沙河，水量虽然较大，却因地形关系，都自然地流向东南，成为经过通州的温榆河的上源。水量最大的还数大都城西几十里的浑河（今永定河）。金朝时候，曾从京西石景山北面的西麻峪村开了一条运河，把浑河河水引出西山，过燕京城下向东直注入通州城东的白河。但这条运河沉积了浑河水中携带来的大量泥沙，容易淤积。到夏、秋多雨季节，水势很猛，运河容易泛滥。这样，运河对于京城反是一个威胁。开凿之后只过了15年，就因山洪决堤，不得已又把运河的上游填塞了。
然而，陆运耗费实在太大了，统治者始终想着寻求一条合适的水道。这个任务，到郭守敬的时候才得以完成。
郭守敬的开河事业一波三折，经过了多次的失败后，总结经验，最终才解决了这一难题。
郭守敬想到，在大都城的西北，有座玉泉山。玉泉山下迸涌出一股清泉。这股清泉流向东去，并分成南北两支。南面的一支流入瓮（wènɡ）山（今万寿山）以南的瓮山泊（今昆明湖的前身）。又从瓮山泊东流，绕过瓮山，与北面的一支会合，再向东流，成为清河的上源。郭守敬的计划是使进入瓮山泊的这支泉水不再向东，劈开它南面高地的障碍而引它向南，注入高梁河。高梁河的下游原已被金人拦入运河。这样把玉泉山和高梁河的水源引入到金朝时挖通的运河中去，就不会出现泥沙淤积的现象了。
当时，元世祖接受郭守敬的建议，下令实施这个计划。但是结果并不合于理想，因为引来的水源流量有限，对于数额巨大的航运量仍显得是杯水车薪杯水车薪：比喻力量太小，无济于事。。对于恢复航运没有多大帮助。这一次的方案失败了。
郭守敬想：现在最缺的是水量，京郊河流中水量最大的是那条浑河，为什么不利用浑河的河水呢？三年以后，他提出了第二个方案。他认为可以利用金人过去开的河道，只要在运河上段开一道分水河，引用浑河水。当浑河河水暴涨而危及运河时，就关闭分水河闸口，以减少进入运河下游的水量，解除对京城的威胁。这算得是个一时有效的办法。之所以说“一时有效”，那是因为，日子一久，泥沙淤泥还是要出问题的。原来从大都到通州这段运河的河道，虽不如大都以上一段那样陡峻，但坡度还是相当大的。河道坡度大，水流就很急，没有水闸的控制，巨大的粮船自然无法逆流而上。结果，这条运河在开成以后，只能对两岸的农田灌溉，起一定的作用。第二次的方案又失败了。
虽然两次工程都没有达到预定的目的，但郭守敬并没有灰心，他又深入细致地分析了两次失败的原因。他认识到过去的设计思想带有很大的片面性，今后的计划必须综合考虑各种各样的因素。在以后的几年中，他仔细地勘测了大都城四郊的水文和地势情况。
1291年（至元二十八年），有人建议利用滦（luán）河、浑河作为向上游地区运粮的河道。元世祖一时不能决断，就委派正在太史令任上的郭守敬去实地勘查，能不能行得通。郭守敬经过探测后，发觉这些建议都是不切实际的。他总结前二次失败的教训，再次提出了一个开通运河的新方案。
这个经过再三研究的新方案，还是利用以前他那个试行方案中凿成的河道，但是要进一步扩充水源。扩充的方法是把昌平地方神山（今凤凰山）脚下的白浮泉水引入瓮山泊，并且让这条引水河在沿途拦截所有原来从西山东流入沙河、清河的泉水，汇合在一起。这样一来，运河水量可以大大增加。这些泉水又都是清泉，泥沙很少，在运河下游可以放心的建立一些控制各段水位的闸门，以便粮船逆水行驶。
元世祖对于这个计划比较重视，下令重设都水监，命郭守敬兼职领导，并且征调几万民工，在1292年（至元二十九年）春天，动土兴建。
这条全长160多华里的运河，连同全部闸坝工程在内，只用了一年半的时间，到1293年秋天就全部完工了。当时，给这条运河起名叫通惠河。从此以后，地方的粮船就可以直接驶到大都内的积水潭码头了。这样，非但解决了运粮问题，而且还促进了沿涂地区的经济贸易发展。
郭守敬的晚年
通惠河开通以后，郭守敬的名气更大了，成了元朝最为倚重的天文、水利专家。
1294年，他升任知太史院事。但是关于水利方面的工作，当时政府仍经常要征询他的意见。
1298年（元成宗大德二年），政府决定在上都附近开一道渠，元成宗让郭守敬提一些建议。郭守敬就去实地查勘了地形，了解雨量情况，结果发现这条河道靠近山边，所经地区的年雨量虽不多，却很集中，大雨连日的时候经常会爆发山洪。他认为，纵然河道平时的水量不大，河道本身也一定要放宽到50至70步。当时主事的官员目光短浅，认为郭守敬把雨季的流量估计得太大，做事太小心谨慎了，竟把郭守敬所定的宽度削减三分之一。河渠开通的第二年，一到大雨时节，山洪滚滚冲下来，河身狭窄，容纳不下洪水，两岸泛滥成灾，被淹死的人不计其数，几乎冲毁了元成宗的行宫。元成宗被迫北迁避水时，想起了郭守敬去年说的话，不由得对左右叹道：“郭太史犹如神人呐。可惜我们没有听他的建议。”
从此以后，郭守敬的声望更高了。1303年，元成宗下诏，说凡是年满70岁的官员都可以退休，独有郭守敬，不准他退休，因为朝廷还有许多事，实在是离不开他。
元成宗之后，元朝政权迅速腐朽，统治集团内部斗争日益剧烈，生活上穷奢极欲，荒唐到极点，在这种情况下，郭守敬的创造活动自然也受到极大的限制。除了在1298年建造了一架天文仪器——灵台水浑以外，再没有什么大的发明创造了。
1316年，为祖国的科学事业辛苦了六十多年的郭守敬去世了，享年86岁。
多方面的成就郭守敬一生的科学创造很多，除去在天文和水利两方面之外，还有许多杰出的发明创造。
郭守敬建造过一架七宝灯漏。这件器具是悬挂在一条梁架上的，形状好像一只灯球，实际上是一台机械报时钟。到了一定的时刻，灯漏里会有木人抱着时辰牌出来报时，还有个木人按时指明是几进几刻，每到正时、正刻，就有木人敲钟打鼓。更有趣的是灯漏里有个小型的舞台，舞台上蹲着龙、虎、鸟、龟等四个动物模型，到了一定的时刻，这些动物纷纷起舞，非常灵活。
郭守敬还是一位出色的地理学家。他的水利工程设计，都是以他自己实际的地理勘测资料为准的。他曾在巡视河北、山东河道时，对黄河附近一带几百里的区域进行过细致的地形测量，并绘制成地图。
他曾经以海平面为标准，来比较大都和汴梁（今开封）地形的高低之差。这是地理学中一个重要概念——“海拔”的创始。
最后，我们应当提到他在数学和物理学领域内深厚的修养。《授时历》中许多数学公式是我国数学史上的重要发明，而这些公式全靠郭守敬的整理，才能流传到现在。如果他没有精深的物理知识，那些天文仪表和各种奇器是不容易做出来的。
总之，可以说，郭守敬是我国古代发明创造最多的科学家之一。他为祖国的科学事业奉献了毕生的精力，他对我国古代科学发展有很大贡献，被后世尊为历史上八大科学家之一。