一行通过“不等间距二次内差法”公式计算和大量的实测，对食分和亏起方位角之间的关系，总结得具体而简洁：“月食：月在黄道北，初起东南，甚于正南，复于西南；月在黄道南，初起东北，甚于正北，复于西北；其食分十二分（这里的十二分指十五之十二）以上者起于正东，复于正西。日食：月在黄道北，初起西北，甚于正北，复于东北；月在黄道南，初起西南，甚于正南，复于东南；其食分十二分以上者，起于正西，复于正东。”
他在天文学上采用“不等间距二次内差法”公式，比欧洲同行们早了九个世纪。
同时，他在实测中还发现，同一次日食各地所见情形是不同的：当长安看到全食时，南方却只看到偏食。
这在世界天文史上是关于“食带”问题的第一次记载。
他的另一发现是：在实测中发现了恒星的运动，这在世界天文史上也是第一次。
他以朴素的唯物主义态度“定气”（即以太阳在黄道上的位置为标准，推算节气），由此带来的另一结果是推算日食、月食非常准确。
开元十二年冬，各测量队回到长安。闰十二月再次发生日食，“日有食之，在虚初度。”完全如一行的预测。
从这年（724）开始，一行动笔撰《大衍历》。次年（725）“水运浑天仪”制造成功。这是世界上第一只机械天文钟，比西方出现的威克钟要早出六百年，比东汉太史令张衡所造的“水运浑象”更为精密。
“水运浑天仪”以水为动力，注水激轮，令其自转，能准确地演示出日月星象的运转，显示每月的朔、望、晦、日非常准确。其中又设钟、鼓及二报时木人，每一时击鼓，每一刻撞钟。整套仪器轮轴相扣，钩键交错，并锁相持，极为复杂、严谨，众人共称其妙。
玄宗下令将其置于武成殿供百官参观，命名为“水运浑天俯视图”，但时间不长，因水对金属的锈蚀而渐渐涩滞，不能自转，遂收置于集贤院。尽管如此，仍为一行工作带来极大便利。
开元十五年（727），《大衍历》初稿完成，由两大部分组成：一是《大衍历议》——即论文十二篇；二是《大衍历术》七篇。
当时道士邢和璞就曾对道士尹倍说：“一行和尚真是圣人呐。汉武帝时的落下闳造《太初历》时就说，过八百年历书将差一日，则有圣人定之。今年正好八百年，《大衍历》编出来纠正了这个误差。落下闳说的对呀，非圣人谁能预料到此？”
九 微言大义死后哀荣
开元十三年（725），在宰相张说的怂恿下，玄宗皇帝泰山封禅，车骑数万。王公、嫔妃、王子、公主、四夷君长相随。
一行看出奢靡之风已成气候，他想起了三年前，永穆公主下嫁，也是张说怂恿，皇帝下令按照太平公主出嫁的标准优厚发遣。当时自己认为：高宗晚年膝下惟有此女，且天后掌权，所以娇纵，反而害了公主，养成骄横不可一世的脾性，才落个断头下场。若非如此，以太平公主的才智和出身，应该有个很好的结局的。前车之鉴不可不记。从而使皇帝改变了主意，又下敕依照正常标准发送。那时皇帝还能听进谏劝，还讲究“勤政务本”，而今却率先游乐扰民了。
一行恐怕这种风气递相浸染，佛门这块本不清静的“净土”会更加污浊。这四五年来，为修《大衍历》，心与身为仇，身体已很糟糕，倘“净土”再起“烟云”，只怕《大衍历》也就功败垂成了。
当今皇帝即位至今禁度僧尼，今年又下敕禁断三阶教，未始不是进一步抑佛的信号。若想保住这块“净土”，必须有清正之士为佛门领袖。于是一行又强支衰体，上了一个奏本，请召天下英髦学兼内外者集于神都，大建论场，以辩高下。
玄宗准其奏，在洛阳福先寺设坛辩论。这次全国最高规格的盛大法事上，进士出身、比一行年长十五岁、早出家十七年的道氤，被众僧推举登座，于《瑜伽》、《唯识》、《因明》、《百法》等论树立大义六科，几天的辩论中，力挫群雄，无人匹敌。一行认为：若以此人为佛门领袖，“净土”也许能留下一股正气，而利于佛灯的传承。他极力赞扬：“大法梁栋，伊人应焉，余心有凭，死亦足矣。”
道氤因此成为青龙寺住持。
开元十五年（727），玄宗从洛阳驾返长安，一行、道氤皆扈驾西行。道氤有点儿小病，皇帝派太监赐药和药方，下诏安慰：“法师将息，朕此药并方甚好，服后必有效，病好速来西京。”一方面是如此关顾，另一手却是对佛教的再次打击，如下敕天下村坊佛堂小者并拆除之，功德移入近寺，堂大者皆令封闭。公私望风，凡大屋大像亦被残毁。无奈中的一行神疲力惫，惟一的安慰便是《大衍历》已基本修成。
回銮后皇帝在大明宫秘密询问社稷吉凶及国运前程，聪明的一行知道此时忠言逆耳，难入帝心，便以其他话岔开。但皇帝坚持要问，他很谨慎而又寓意极深地说：“陛下将有万里之行，社稷毕得终吉。”耽于嬉乐的皇帝大喜，已顾不得去琢磨微言深意了。一行见状又留给皇帝一个金盒子，形如弹丸，撼之有声而密封。他让皇帝有危急情况时再打开它。
据说安史之乱中，玄宗逃亡四川，到成都突然想起了这个盒子，启开后发现内装一截中药“蜀当归”。玄宗说：“此地产此药，大师知朕危难至蜀当归也。”又看见“万里桥”说：“一行之言确实很神啊。”命太监焚香祷告，申致谢意。所谓“终吉”即唐亡于昭宗，昭宗初封吉王。“毕得”即至太子德王，唐为梁亡。以上是宋代名僧赞宁的牵强附会之说。
历史的真实是：文德元年（888）唐僖宗死，群臣欲立吉王李保为帝，但宦官首领杨复恭强立寿王李杰为帝，并两次为帝改名，初改敏，又改晔，是为昭宗。唐亡于昭宗之手，昭宗死后，除一子当了傀儡皇帝外，其余自德王李裕以下九人被绞杀于九曲池，连坟墓也没有。
真是“毙德”。
公元727年9月，一行在长安华严寺病危，本想扶病入宫诀别，又稍有缓解而作罢。是夜玄宗梦见华严寺禅房窗户开着，一行病卧绳床。拂晓让太监去打听，果如梦中所见。于是下诏：京城的高僧们作大道场为一行祈福。皇帝的关怀缓解了他的病情，10月8日随驾到临潼新丰镇，忽然香汤沐浴，盘腿成“莲花座”而逝。终年尚不足五十岁。死时无言，神情愉快，毕竟他的大业已基本完成。
一行之死另有种说法：玄宗驾返长安时，一行辞别皇帝到嵩山礼谒师父普寂。自开元九年（721）起，慧能弟子神会在洛阳兴风作浪，大力宣扬南宗禅法，遂致普寂之门盈而后虚，师父心情极坏。一行去时，只有河南尹裴宽陪着普寂。普寂对裴宽说：“我有事少陪了，请您先坐着。”裴宽挥走随从，在偏室窥视：僧人们打扫正堂之后，普寂焚香默坐，似乎等待什么。少顷有人叩门说：“天师一行和尚到。”就见一行仓促丽人，五体投地，以头顶礼普寂双脚，然后附耳而言，神情愈加恭敬。普寂不停点头说：“都行，都行。”一行再次礼拜，又说了些什么。如是者三次，普寂只说：“是，无不可者。”
然后一行走入南边房子，紧闭门窗。过了一会儿，普寂平静地吩咐侍者：“快去击钟吧！一行大师已灭度了。”
僧徒们忙去看视，果然已瞑目坐化，鼻息全无。立时哭声震天，山谷四应。
一行死后停灵于太平公主为其母祈福而建的罔极寺（寺址在现西安东关）二十一天，指甲不变色，胡须头发仍在生长，众人惊异。玄宗很悲痛地说：“禅师舍朕，深用哀慕。”谥号“大慧神师”，由宫内库出钱五十万贯在铜人塬（灞桥东北）造塔，皇帝亲制碑文，书之于石。
诏令太子以下，京官九品以上，都到铜人塬为一行送葬，设斋祭奠。
开元十六年（728），玄宗再次驾幸温泉，绕到一行塔前，驻骑徘徊，令随行官员在塔前祭奠，告知自己出行目的，并赐绢五十匹作为栽种塔前松柏的费用。
十 木秀于林风必摧之
一行死后，玄宗下诏让呈上宰相张说与历官陈玄景等所写《略历》一篇、《历议》十篇，及一行的《大衍历议》、《大衍历术》。这些人都说自己的著作是奉旨完善了《大衍历》。开元十六年张说上表，请在第二年颁行《大衍历》。
于是，从开元十七年（729）起，正式使用《大衍历》。
一个人的成功，总要引起背后一群人的妒嫉。开元二十一年（733），天竺天文学家瞿昙譔因未能参与制定《大衍历》而生怨，联合陈玄景上奏皇帝：“《大衍历》系抄袭天竺《九执历》，很不完备。”太子也说三道四，攻击《大衍历》，他完全忘了是一行给了他成功的机会。
这些活动得到张说的暗中支持。皇帝下诏侍御史李麟、太史令桓执圭校对灵台矦簿，结果《大衍历》十合七八，《麟德历》十合三四，《九执历》仅十合一二，皇帝处分了张说为首的这群人。
《大衍历》胜利了。它颁行了三十四年，并立即被吉备真备带回日本，淳仁天皇在天平宝宇七年（763）废除《仪凤历》，改行《大衍历》，而这时中唐又改用《宝应五纪历》了。
当然，一行并非完人。《大衍历》也有缺陷。比如：
他虽在实测阶段用“定气”，而正式编写时却屈服于传统，仍用“平气”注历。开元十三年十二月他又一次以“圣德感一天，当食不食”来解释长安看不到的日食，或许是一种无奈的谀词。而且他用《易·系辞》里的数字来附会历法，使《大衍历》的数据和议论显得很神秘。
严格说来，一行只是个避开俗务纷扰、潜心学术、栖身空门的科学家。他行为高洁，超然于佛门派系斗争之外，他与善无畏、金刚智译经，促进了中印文化交流。
他著《大日经疏》二十卷，对密宗某些淫邪、荒诞的成分进行修正。例如《大日经》直言不讳：“随诸众生种种性欲，令得欢喜。”以淫欲为除障修道之法，并以明王、明妃拥抱相交作为“悲智和合”的表征。一行在《大日经疏》中以理性的“义”代换感性的“质”，进行了升华，反复强调：“明是大慧光明义，妃者云逻逝，即是王字作女声呼之，故传度者义说为妃。妃是三昧义，所谓大悲胎藏三昧也。”
“从一切身份任运生者，名之为明也，由增长义故，女声呼之……妃者如世女人能生男女令种胤不绝，此日月能生一切如来所有功德故，义云妃也。”
密宗盛行各种咒语，法术，画符。《大日经疏》实话实说：“真言之相，声字皆常。常故不流，不变易。法尔如是，非造作所成。”
《大日经》仅七卷，而一行为之作疏竟达二十卷，可谓用心良苦。目的只是为了净化信徒之心，保存一股佛坛正气。
针对当时佛门尔虞我诈、诡谲阴暗的局面，他利用皇帝的信任，在“奉诏”的名义下，撰《释氏系录》记述佛门仪律，希望由兹“净化”庄严佛土，这比现仍流行的《百丈清规》的原始本《禅门规式》要早一百多年。
一行一生著述甚丰，计有《大衍论》三卷，《摄调伏藏》十卷，《天一太一经》、《太一局遁甲经》、《释氏系录》各一卷，《七政长历》、《易论》、《心机算术》、《宿曜仪轨》、《北斗七星护摩法》等。