要想製定準確的曆法，就需要發明和製造精良的天文儀器以觀測天文，並取得盡可能準確的數據。唐朝製造並使用過的天文儀器，最主要的有如下數種：

貞觀年間（627～649），李淳風發明的渾天黃道銅儀。它吸收了北魏鐵儀設有水準儀的優點，又新設了一個三辰儀，加在古渾儀的六合儀和四遊儀之間，使渾天儀由二重變為三重。三辰儀由黃道環、白道環和赤道環三圓環組成，分別用以測量太陽、月亮和恒星的位置。經過改進後的渾天儀，可以直接用來觀測日、月、星辰在各自軌道上的運行情況。可惜此儀不久就亡佚了。

開元九年（721），僧一行與梁令瓚共同研製了一台儀器，開元十一年製成，鑄為銅儀，並取名為“黃道遊儀”。其基本結構與渾天黃道銅儀一致，但較之更為合理，同樣用於天文觀測。

開元十一年，僧一行與梁令瓚還製成了另外一件天文儀器，即“水運渾天俯視圖”。其主要功能就是演示天象，同時還可以計時。其結構是：渾象球體安置在一個開口向上的木櫃中，一半呈現在外，一半隱藏於內，櫃內有許多互相交錯的齒輪，木櫃上緣立兩個木人，一位每辰敲鍾，一位每刻擊鼓，十分精妙。此儀以流水為動力，類似後世出現的自鳴鍾。

此外還有一些小的天文儀器製造，由於不重要，就不贅述了。