我国古代天文历法的探索是卓有成效的，产生过黄帝历、颛顼历、夏历、殷历、周历、鲁历等六种实用历法。由于这些历法所取历元不同，造成四季混乱，朔望误差增大，“朔晦月见，弦望满亏，多非是”的严重问题，给农事活动和人们生活带来很大的困难。改革历法成为西汉天文历算学者的一项艰巨任务。
西汉的蜀地，经济发展迅速，天文历学进步很快，涌现出一批研究天文历法卓有成效的专家，如落下闳、任文公、周群、翟酺、扬统、杨厚、任安、董扶等，时人称道“天数在蜀”。在这批学者中，成就最大的是落下闳。[35]
落下闳，阆中人，他在蜀中活动和师承关系不详。汉武帝时，由司马相如推荐，到长安参加中央政府的历法改革。这次历法改革由太史令司马迁主持，参加者有大中大夫公孙卿、壶遂和从民间征召来的天文学家落下闳、唐都。天文历算学者在有史以来的第一次历法改革中，提出修改方案18个，经汉武帝逐个斟酌、审察，选择了落下闳编制的新历，并决定从太初元年（前104）开始使用，这就是著名的太初历。
太初历测算出一个塑望月的周期为29.530864天（现代科学测定为29.530588天），并测定出一个回归年的周期为365.2502天（现代科学测定为365.2422天），精确度很高，已接近现代科学观测水平。
太初历开始确定以孟春正月朔日为岁首，冬季十二月底为岁末的计历方法，把历法与四季的顺序、民俗习惯统一起来。(www.xing528.com)
太初历还对闰法进行了改革，以无中气之月置闰。落下闳把一个回归年的二十四个节气，从冬至开始，按一、三、五、七、九、十一奇数顺序安排出冬至、大寒、雨水、春分、谷雨、小满、夏至、大暑、处暑、秋分、霜降、小雪十二中气。同时，又按二、四、六、八、十、十二偶数顺序安排出小寒、立春、惊蛰、清明、立夏、芒种、小暑、立秋、白露、寒露、立冬、大雪十二节气。在具体安排时，还根据启闭时间而定。所谓启，就是指万物生长；所谓闭，就是秋收冬藏。启就是节气中的立春、立夏、立秋、立冬，是一年四季的开始；闭就是中气中的春分、夏至、秋分、冬至，是收藏的季节。节气可以安排在本月的上半月，也可以安排在上月的下半月；但中气必须排在指定的月份内。因此，十二中气，都要逐个安排在十二个月份中，如遇闰年，有十三个月，那就有一个月没有中气，这叫作闰月。这种置闰法使每一节气或中气的日期和平均日期相差不到半个月，符合自然变化规律，并有利于农事活动，直到近代还在继续使用。
落下闳制定出这种高水平的历法，是他长期观测天象，并经过复杂、精确计算的结果。为了完成太初历，落下闳发明和制造了我国第一台观测天象的浑仪。据科技史专家吕子方先生研究，落下闳对天象数据的计算已使用了连分法。这种连分法理论，欧洲在1579年才由朋伯里（Bombelli）发现，晚于中国1600余年。
此外，落下闳在天文学方面的成就还包括对二十八宿距离的测定、五大行星会合周期的测算，等等。这些成就表明，我国西汉的天文历算居于古代世界前列，而落下闳能取得如此辉煌的成就，与从小抚育他成长的蜀地文化教育水平分不开。[36]
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