祖冲之《大明历》中另一项重要贡献是关于闰周的改革。中国古代天文学家长期采用19 年7 闰的闰法，用以调整回归年与朔望月的关系。北凉天文学家赵■首先提出600 年间置入221 个闰月的新闰周。但直到南朝何承天编制《元嘉历》时，仍未能接受改革闺周的新思想。祖冲之认为19 年7 闰确实不够精密，因而在他所编制的《大明历》中大胆地采用了改革闰周的思想，提出391 年置入144 个闰月的新闺周，突破了已经沿袭千年的闰法。祖冲之的这一数据，在相当长的时间内都是诸家历法中最好的结果。除引进岁差和采用新闰周外，祖冲之在《大明历》中还提出了交点月的概念并给出了交点月的数值。交点月的发现对于推算日食和月食发生的时间和位置等都有很重要的作用。根据《大明历》的数据推算，其交点月长度为27.21223 日，与今测值27.21222 日仅差十万分之一日。祖冲之还改进了前代关于木星公转周期的数值，得出木星（当时叫岁星）每84 年超辰一次的结论，这相当于求出木星公转周期为11.858 年，与今测值相同。他所采用的其他天文数据也都是相当精确的，如近点月为27.554688 日，与今测值相差不到十万分之十四日；回归年长度为365.2428 日，与今测值只差万分之六日；五大行星会合周期的数值也很精确，其中误差最大的火星也没有超过百分之一日，误差最小的水星已经接近与今测值相合。此外，他还发明了用圭表测量冬至前后若干天的正午太阳影长以定冬至时刻的方法，这个方法也为后世长期采用。

　　《大明历》中有很多创造性的贡献，是当时最优秀的一部历法。祖冲之于宋孝武帝大明六年（462）上书刘宋政府，请求对新历进行讨论，予以颁行。但因遭到皇帝宠臣戴法兴的反对，参与讨论的人又畏惧戴法兴的权势，多所附合，所以尽管祖冲之写了一篇有理有据的辩驳文章，事情仍然拖了下来。等到大明八年，孝武帝打算于次年改元颁用新历时，却因孝武帝的去世而作罢。南齐武帝时，文惠太子萧长懋见到祖冲之《大明历》，曾建议齐武帝施行，后又因文惠太子的去世而被搁置起来。直到祖冲之去世后，他的儿子祖暅又于天监三年、天监八年和九年三次上书，请求梁朝政府颁行。经过实际观测检验，证实新历为密，这部当时最好的历法才在梁天监九年（510）正式颁用，实现了祖冲之的遗愿，但这已是祖冲之死后10 年，《上大明历表》以后半个世纪的事情了。

　　在祖冲之上书请求颁行《大明历》后，太子旅贲中郎将戴法兴曾对祖冲之和《大明历》进行了激烈的攻击。思想保守的戴法兴认为，历法中的传统方法是“古人制章”，“万世不易”①的，他责骂祖冲之引进岁差，改革闰周等都违背了儒家经典，是“削闰坏章”，“诬天背经”，宣扬天文历法“非凡夫所测”，“非冲之浅虑，妄可穿凿”。祖冲之则针锋相对地写出了一篇辩驳的奏章（现称“驳议”，亦有些学者称之为“驳戴法兴奏章”）。在“驳议”中，祖冲之用观测事实证明，由于岁差，当时所见的天象确实已和儒家经典中所反映的春秋以前的情况不同，而回归年的长度也的确比《四分历》要小。这类天文事实“非出神怪”，都是“有形可验、有数可推”的，只要进行精密的观测和研究，完全可以掌握日月五星的运行规律。“艺之兴因代而推移”，前代天文学家能够有所发现，有所前进，符合实际情况，得到人们的赞同。那么完全可以在前人的基础上“累功而求密”，因此，不应该“虚推古人”，“信古而疑今”，假如“古法虽疏，永当循用”，那还成什么道理！他在“驳议”中还写下了两句名言：“愿闻显据，以核理实”，“浮辞虚贬，窃非所惧”。为了明辨是非，他愿意彼此拿出明显的证据来相互讨论，至于那些捕风捉影毫无根据的贬斥，他丝毫也不惧怕。“驳议”是科学史上的名篇。这篇理直气壮，语句铿锵和才华横溢的论文，充分显示了祖冲之的实践精神，批判精神，创造精神以及实事求是和敢于坚持真理的可贵品质，这也是古往今来一切杰出科学家所共有的科学精神。当然，事物都是一分为二的。戴法兴虽然是骄纵专断的权臣，但他也是颇知古今的好学之士，因此他的看法也有一些可取之处。祖冲之是一位杰出的天文学家，但他也有缺点。① 此段引文均见《宋书·律历志下》。

　　例如关于上元积年问题，杨伟《景初历》和何承天《元嘉历》都有比较简单的处理方法，可是祖冲之却把诸如近点月、交点月以及五星运动周期等都列入了他的上元积年的考虑因素之内，以至把过去已经很复杂的上元积年计算搞得更复杂，所得数据也格外庞大。戴法兴的批评中就提到了这一点，并且指出要“省功于实用，不虚推以为烦也”，这种看法无疑是很正确的。

　　对多种机械的研究祖冲之是一位博学多才的科学家，对于各种机械也有研究。他曾经设计制造过水碓磨（利用水力加工粮食的工具），铜制机件传动的指南车，一天能走百里的“千里船”以及类似于木牛流马的陆上运输工具。他还设计制造过漏壶（计时器）和巧妙的欹器。此外，祖冲之也精通音律，还写过小说《述异记》10 卷。祖冲之著述很多，《隋书·经籍志》记载有《长水校尉祖冲之集》51 卷，散见于各种史籍记载的有：《缀术》，《九章算术注》，《大明历》，《驳议》，《安边论》，《述异记》，《易老庄义》，《论语孝经释》等。但其中绝大部分著作都已失传，现在仅能见到《上大明历表》、《大明历》、《驳议》、《开立圆术》等有限的几篇，《太平御览》中还收有《述异记》的片断。为了纪念和表彰祖冲之在科学上的卓越贡献，人们建议把密率称为“祖率”，紫金山天文台已把该台发现的一颗小行星命名为355113“祖冲之星”，莫斯科大学里刻有世界著名科学家的雕像，其中就有祖冲之的雕像，中国历史博物馆等许多博物馆都有祖冲之的雕像或画像，在月球背面也已有了以祖冲之名字命名的环形山。