一行还创立了九服食差的计算法。所谓食差是由月亮视差引起的月亮视位置、真位置同黄白交点之间的度距差。月亮视差的大小因为月亮天顶距的不同而异，而天顶距的大小与地理纬度有关。也就是说食差的大小与地理纬度有关，九服食差计算法就是因为这个原因而提出来的。对于这个问题，大衍历的算法，是分别以某地夏至、冬至及定春分、秋分午中影长的实测值为引数，由晷漏表依一次差内插法反推出与它相应的日期和时刻；又以这些日期和时刻为引数，由阳城二十四节气食差表也依一次差内插法求出相应的食差值；以此分别作为某地夏至、冬至及定春分、秋分时的食差值；在这个基础上，再依近似方法求得该地任意时日的食差值。这个算法在大的原则上并没有错误，但是由于在某地和阳城测影以及阳城二十四节气食差表本身存在误差，而且一次差内插法的应用和由某地夏至、冬至食差等推演出来的食差值都是近似值，所以一行的九服食差的计算方法也还是一种近似算法。
在我国古代的传统历法中，关于晷长、漏刻和日食等的推算一般仅限于某一地点有效，例如在京师地区等。一行大衍历中创造的九服晷长、昼夜漏刻和食差计算法，就是力图打破这种局面，使历法适用于全国各地，这种大胆的尝试大大扩展了历法的普适性，这在我国古代历法史上是一个划时代的创举。
关于阳城二十四节气食差，大衍历是用表格的形式分别给出各定气的二十四个食差值，这种食差表也是一行首创的，它实质上是反映太阳处于黄道不同位置时对月亮天顶距大小的影响，而造成的食差各异的状况。这个食差表的误差是2°左右。阳城二十四节气食差和九服食差与各地日食食时、食分等的预报有关，它们对于日食预报质量的提高是大有裨益的。
一行对于月食的研究，也取得了很大的进展。他在大衍历中，给出了一个十分简捷的月食食分（g）的计算公式：
g=35239339-B183
B为月亮距黄白交点的日分值。这个计算公式不但符合现代关于月食食分的定义，而且隐含有特殊的天文学意义。由这个计算公式推算大衍历所取必定发生月全食的食限值：
令g=15代入上式：
15=35239339-B183
15×183=35239339－B
2745=35239339－B
B=35239339－2745
B=7789339（分）
乘以月亮每日平均行度133687度，
7789339×133687°=104133333°
除以日法3040，
10413.3333÷3040=3.4254384°
再化为360°制
食限制为336°，与理论值之差为055°，其精度比以前大有提高，而且对后世的一些历法产生了重大影响。大衍历的月食食分计算公式成为以后绝大多数历法所承用的基本形式。
一行对于五星运动也有独到的研究。
第一，一行最早提出了五星运动的轨道与黄道并不重合，五星运动的轨道与黄道之间存在着一定的夹角，而且给出了计算五星位置在黄道南或北的具体方法。
第二，他最早提出了五星近日点进动的概念，并给出了五星近日点每年的进动值（2），见表1
星名进动值（2）与理论值之差
木星39.9″18.1″
火星37.4″28.9″
土星26.8″43.7″
金星35.6″15.1″
水星159.7″103.7″
表1
在此基础上，一行建立了计算五星近日点黄经的方法：已知某年五星近日点黄经为2，N年后五星近日点黄经则为2+△2·N。据此推算一行得到了公元728年五星近日点黄经，见表2
星名近日点黄经误差
木星345.1°8.9°
火星300.2°12.5°
土星69.9°16°
金星260.1°146.3°
水星286.6°228.9°
表2
第三，他最先编制了以五星近日点为起算点，每经15°给出一个五星实际行度与平均行度之差的数值表格。
北齐张子信曾发现五星运动的不均匀性，但是自张子信以来，人们采用的都是每经一个节气给出一个相应数值的初始方法。一行的数值表格取代了这种方法，并对五星运动的不均匀性的描绘给出了更加明晰的天文意义。经对这个数值表格的分析可以知道五星盈缩的最大值，见表3星名盈缩最大值误差
木星239.5′79.6′
火星377.5′256.7′
土星507.6′95.3′
金星77.0′26.3′
水星192.0′1220.2′
表3
其中木、土二星数值表格的总体误差分别为70.6′和549′。上面各数值的误差都是比较大的，只有上星近日点黄径值等少数数值精度较高，这说明一行只是初步识识了五星运动规律。但是，他的3项创新为以后历家的进一步探索开拓了正确的方向，标志着我国古代对于五星运动的研究进入了一个新的时期。
一行还十分注重探求用新的数学方法去描述由实测得知的日、月、五星运动以及交食等的客观状况。刘焯曾经首创了等间距二次差内插法，等间距二次差内插法可以概括为：
T=T0+Tτ·△1+△22+
tτ（△1+△2）-t22τ2（△1△2）
欲求任一时日月亮的极黄纬值，上式的T即为该值的10倍。t系指该时日与最临近的一次月亮过黄白交点时刻之差，τ7356366=（“交法”），T0为该日的月亮极黄纬值，△1和△2分别为该日后相邻两日的值T0之差。T0（“衰积”）、△1和△2（“去交衰”）均可由月亮入交去黄道表查得。
由上式要求任一时日太阳实行度与平行度之差T，式中的t系指某节气初月与所求时日的间距。τ为一节气的日数，对于秋分后到春分前的各节气，τ=1611×10=1454日；对于春分后到秋分前的各节气，τ=1711×10=1545日。
它们分别是秋分到春分和春分到秋分的每一个定气日数平均值的约数，其准确值应分别为日和日。指节气太阳实行度与平行度1476日和1568日。T0指节气太阳实行度与平行度之差。△1和△2分别为某节气后相邻两节气的T0之差。T0（“衰总”）、△1和△2（“躔衰”）均可由日躔表查得。
由上式还可求因太阳运动不均匀导致的平塑到定朔的改正值T等。
一行发展和完善了刘焯的等间距二次差内插法，发明了不等间距二次差内插法，这一方法适用于以定气为基准的数值表格的计算。
一行还进行了三次差内播法的探索，给出了近似公式，可惜没有获得最后成功。
一行对于黄赤道宿度变换、黄白道宿度变换等的计算法，也作了新的测算与归纳，其中黄白道宿度变换法的精度比前人高出许多，对后来产生了较大的影响。
一行天文活动的思想特征
一行对恒星位置进行过十分认真的观测。他对二十八宿距星去极度测量的误差约为16°，这比旧测值的误差（约35°）大为降低。
西汉的落下闳测定的二十八宿赤道距度（赤经差）的误差为048°，一行测定的误差为056°，误差稍微大了一点，但由于落下宏的测定值已经过去了800年，如果继续使用，误差比056°会更大，所以，一行的测定值取落下闳的测定值，还是具有较高精度的。
一行在对二十八宿距星去极度的新、旧测值进行比较时发现：从牛宿到井宿，除了女宿是古小今大，危宿是古今同度外，其余各宿都是古大今小；从鬼宿到斗宿，除鬼宿是古今同度外，其余都是古小今大。用现代的岁差理论推算，结果是，从牛宿到井宿是古大今小，从鬼宿到斗宿是古小今大。也就是说，一行的观测结果和由分析所得到的结论基本上是可信的。
一行在对二十八宿距度的新、旧测值比较时，也发现了斗、虚等六宿是古今不同度的。
一行对文昌、北斗、天关等20多个星官的入宿度或去极度也进行了测量，也发现了古今不同的现象。由这些发现，他得出了星宿位置古今变化的重要结论，这个结论的意义和影响都很大，到宋元时期，更频繁地进行了恒星位置的测量工作。
一行从事天文活动有几个明显的思想特征：
第一，他十分注重观测实践，特别是直接的、第一手的实践结果，为了达到这个目的，他从新天文仪器的设计制造开始入手，仪器铸成了以后，他就充分利用仪器进行勤勉和精细的测量工作。他还十分珍视前人观测实践的间接成果，尽量详尽地收集和整理前人关于交食、晷影、五星、冬至太阳所在宿度等等的记录。他的一系列天文数据表格、数学方法的厘定，都是以这些古今观测结果为准绳的。
第二，他十分重视接受天象的检验，强调历法不仅要“有验于今”而且要“有证于古”。他对于冬至时刻和回归年长度等的确定，是接受了从春秋以来冬至、夏至的日影测量结果“凡三十一事”的校验；与交食有关的各天文数据和计算方法，则接受了从汉武帝元光年间（前134年—前129年）以来“日食有加时者凡三十七事”，以及古史所记载的“月食九十九事”的检验；对于五星运动，就利用了“史官所记岁星二十七事，荧惑二十八事，镇星二十一事，太白二十二事，辰星二十四事”，加以校算；对于赤道岁差，一行更是遍考帝尧以来的有关记载，详细地予以验算。他正是以接受天象的检验作为立数、立法的根本，而且也作为判别立法优劣的依据。