《新唐书·天文志》云：“中晷之法：初（李）淳风造历，定二十四气中晷，与祖冲之（429——500年）短长颇异，然未知其孰是？及一行作《大衍历》，诏太史（指太史监南宫说，太史官大相元太等人）测天下之晷，求其土中，以为定数。”这就是用圭表测量日影于同一时刻在各地投影的差数——“影差”，以计算太阳距离赤道南北远近的方法。如太阳走到最北而位置最高的时候，圭影最短，就是夏至节；太阳走到最南而位置最低的时候，圭影最长，就是冬至节。依此可以区分二十四节气和测定时刻。一行根据当时实地测量的结果，得出“大率三百五十一里八十步而差一度”的结论，比公元814年回教王阿尔马蒙的实测子午线要早九十年。
　　为了使各个测量点能准确测出冬至、夏至、春分、秋分四天正午时刻的日影长度和漏刻昼夜分差，一行发明了一种新的测量仪——“复矩”。测量时，只需将“复矩”直角尺的一边指向北极，另一边与悬拉直角顶点的重锤悬线间的夹角就成为北极地平的高度。“复矩”成为各测量点重要而简便的仪器。据《新唐书·天文志》记载，一行还作有《复矩图》，南自丹穴，北至幽都，极高每移动一度，就注明它的差数。可用以确定日蚀的偏全和昼夜的长短。后来昭宗李晔时代（889——903年）的边冈重订历法，认为《复矩图》非常精粹，是不可磨灭的作品。
　　一行还建造天文台，彻夜观察星宿的变化，测出一百五十多颗恒星的准确位置。发现恒星的黄道座标与古代历法记载有出入，于是提出恒星位置在天体中不断移动的学说，修正了自汉以来沿袭了八百多年的有关二十八星宿位置的论点，从而引起了人们对恒星变动的观察注意。
　　在这次天文测量中，最有特殊意义的，还是从白马到上蔡一线的四点大地实测，得出北极高差一度，相应南北地面距离即子午（经）线一度弧长三百五十一里八十步这一重要结论。除了当时在测量中天文与气象物理因素（诸如太阳视半径、蒙气差和视差等）的条件限制外，能在一千二百六十多年前测出这样高的精度，是十分难得的。在驳斥世代沿袭的“王畿千里，影差一寸”的错误说法时，一行指出：“凡日晷之差，冬夏至不同，南北亦异；而先儒一以里数齐之，丧其事实。”他不仅纠正了前人在数值上的谬误，更重要的是从宇宙结构的高度，指出这种论点本身就不能成立。因为冬至日影和夏至日影差本来就不该相同；距离相等的高纬度地区和低纬度地区，日影也不会完全一样。这就从根本上否定了古人的“盖天说”。通过此次实地测量，为计算地球大小提供了实测数据，为后起的天文大地测量学奠定了基础。当时所用的观测天文来校正漏刻计时，以北极高差来验证地面里差的方法，堪称现代测时工作和大地测量工作的先驱。
　　由于大规模地进行实地测算，验证了南北各地昼夜长短不同的情况；推行各地不同的漏刻制度，从而为改进历法提供了科学依据。在此基础上，一行编成《大衍历》。这部新历较为准确地阐明了地球围绕太阳运行速度的规律，提出了正确划分二十四节气的方法，对科学解释天文现象，促进农业生产的发展，都起了重大作用。后来，太史令用灵台候簿核对，证明与《大衍历》相合的达十分之七、八。所以，《新唐书·历志》云：“自太初（汉武帝刘彻年号，相当于公元前104——前101年）至麟德（唐高宗李治年号）历有二十三家，与天虽近而未密也。至一行，密矣。其倚数立法，固无以易也；后世虽有改作者，皆依仿而已。”北宋著名科学家沈括（1030——1049）也说：“开元《大衍历》最为精密，历代用其朔法。”
　　一行关于《大衍历》的著作，流传至今的已经很少了。唐宋时人，对一行技艺之巧，历算之精，十分敬佩，以致别人的许多有关著作，也用一行的名字刊布。笔者检索史籍，发现用一行名字刊布的著作，竟达三十二种七十五卷之多。其中大部分可断为伪托，但由于多已佚失，目前无法一一详细考定。至于《后魏书》所载《天文志》，则可能是一行的作品，然也散失，无从稽考。
　　一行主持的世界上首次子午线测量工作，是一次以科学战胜迷信，重视实践，勇于创新的伟大创举。他对天文学的巨大贡献，将永垂史册。
　　一行还是我国密宗教理的组织者，是传承胎藏、金刚两部密法的大阿奢黎，其代表作《大毗卢遮那成佛经疏》（即《大日经疏》），据说是一行笔记善无畏口授的秘义而成。该书对于中国密宗的贡献，除了把《大日经》中“文有隐伏，前后相明，事理互陈”（见一行弟子温古所撰《大日经义释序》）的地方解释明白，保存了善无畏所传的图位，注明了许多事相的作法与意义之外，更重要的是弘扬大乘佛教世出世间不二的积极精神，使密宗教理合理化。而一行，正是这种精神的实践者。因此，他在我国佛教史上的地位十分重要。
　　可惜，《大衍历》刚完成不久，一行因劳累过度，身染沉疴（李隆基所撰《碑铭》有“吐血忘倦”之语），不幸于开元十五年（727）十月英年早逝，时仅四十五岁。噩耗传来，玄宗皇帝黯然神伤。《旧唐书·一行传》记载：李隆基赐谧曰“大慧禅师”，并“为一行制碑文，亲书于石，出内库钱五十万为起塔于铜人之原。明年（728），幸温汤，过其塔前，又驻骑徘徊，令品官就塔以告其出豫之意，更赐绢五十匹以莳（音“世”，移植的意思）塔前松柏焉。”于此可以想见玄宗皇帝对一行和尚的思慕和怀念。