春秋时人另一个天文观测成果，是发现了北斗星斗柄所指方向与十二个朔望月的关系。古人根据初昏时斗柄指示的方向来决定季节：斗柄指东，天下皆春；斗柄指南，天下皆夏；斗柄指西，天下皆秋；斗柄指北，天下皆冬。还用斗柄指示的方向（十二辰）表示时辰。正北为子时，正东为卯时，正南为午时，正西为酉时。《历术甲子篇》吸收了这一成果，第一次用子、卯、午、酉表示每章第一年的冬至时辰。如太初元年为正北即子时，始元二年为正西即酉时，地节四年为正南即午时，初元二年为正东即卯时。
    《历术甲子篇》运用各种记时方法，精密地推算年、月、日的关系，形成历学上的优良传统。它以太初元年十一月朔旦加子时为历元，推出76年的月数和日数。表示方法是：以“十二”、“闰十三”分别表示平年或闰年；按甲子日法标夏历年和回归年积日余数，大余者为整日，小余者为分日；夏历年积日余数仍采用《淮南子》表示方法，以940为分母，回归年积余数以32为分母。如太初元年十一月朔冬至甲子日加子348时，上年的积日数是零。本年是平年，12个月共354───日，除去5个 940348甲子循环日300天，则余54个整日、───分日，故云“大余五十四，940 8小余三百四十八”。这一年的冬至到下年冬至是1个回归年，共365── 328日，除去6个甲子循环日即360日，余5个整日、──分日，故又云“大32余五，小余八”。把上年的积余和下年的日数相加，再除去甲子循环日，则是当年的积余，以次类推。
    《历术甲子篇》是按四分历推算的，这种推算方法只是一种假设，事实上235个朔望月和19个回归年的日数并不完全相等。所以自汉太初以后，中国许多杰出的天文学家不断地独立创造出新法来提高历法的精密度，历法的发展进入一个新的阶段。
    汉初经济文化的恢复和发展，给历法制度的整顿提供了社会基础，司马迁利用自己的知识和地位，不仅倡导修订历法，而且对汉以前的历法成就作以总结，载入史书，公布于众，给我们留下了一部弥足珍贵的科技史料。中国古四分历的形成当在战国时期，比西方的儒略历早300多年。由于秦始皇焚书，原本早已不存。司马迁的《历术甲子篇》是对古四分历的总结，使后人可以窥见先秦古历的面貌。此后历代正史都沿袭司马迁的作法，设《天文志》、《律历志》，使汉以后的历法有了可考的文献。