苏颂有个爱做笔记的习惯，但凡遇到自己不知道的典故，他总要追根究底，然后认真记录下来。这个好习惯伴随了他一生。

虽然已经做官，但苏颂深知学海无涯，并不敢因此懈怠学习。在担任校理期间，他得以接触大量的宫廷珍藏典籍。苏颂把握这个难得的机会，一有闲暇就翻开阅览，还要求自己每天背诵2000字，并在回家后默写出来以巩固记忆。如此持续不辍将近十年，知识积厚，渐渐地传出了博学多识的名声。

宋神宗曾问苏颂博学的奥秘，他的回答一如既往的朴实无华，用现在的话来说，就是“多阅读、勤做笔记”。

苏颂为官秉公执政，不立党援，公私分明，从地方官做到中央官，仕途稳健晋升。他担任重要官职时善于发现人才，并让他们能发挥所长、施展抱负，这为他日后研制天文仪器提供了用人基础。待他66岁时，官任吏部尚书，对知识的运用也已经到了融会贯通、随心所欲的地步。

公元1086年，苏颂奉命检验太史局所使用的各架天文仪器，发现本朝的天文科技严重滞后了。当时世上最先进的天文观测仪器，仍是出自汉代张衡之手的“水运浑象”。到了唐朝，人们虽对其作出了些许改进，但并没有完成较大的突破，且这两代的发明成果都在战火中失传了，仅在部分典籍中有残留片段的描述。

为了提升天文观测的质量和效率，苏颂请求成立相关部门，接下了研制新天文仪器的艰巨任务。他很快找来了通晓天文、历算，时任吏部令史的韩公廉，以及其他工于研制机械的官员协助工作，望集众人的智慧一同攻关。

苏颂的科研态度兼具进取、创新的胆识，以及尊重规律、反复验证的细致，经过三年零四个月的考究、设计、做模、调试检验，终于研制出具有继往开来意义的新式天文仪器。这台仪器集观测、演示和报时功能为一体，以水力进行发动，取名为“水运仪象台”。

水运仪象台的外形是一座高约12米、宽约7米，上狭下广的三层楼方形木制建筑。它的诞生，不仅宣示了宋代天文科技对前人的超越，同时也在火药、指南针、造纸术、印刷术这四大发明之外，又将中国古代的科技水平推向了一个新高度。因此，近代有学者认为它是“中国古代的第五大发明”。

苏颂，《新仪象法要》，钦定四库本，商务印书馆，1937年

仪象台的最上层放置的是用以观测天象的浑仪。苏颂为这架浑仪配上了能够让窥管（望筒）全天候追踪天体的装置，使它成了现代天文台控制天体望远镜随天体运动的转仪钟元祖。在欧洲，到1685年，才由意大利天文学家卡西尼发明出功能相似的装置。

苏颂还专门为浑仪设计了活动性的屋板，平时不用时可以关闭以阻挡雨雪，需要使用时再打开。学界公认这是现代天文台圆顶自由启闭室的雏形。

中层放置的是一台可以演示天体运动的浑象。浑象与上层的浑仪联动，一昼夜即自转一圈，可与实际观测相互参照。

下层的外部是设计精巧的报时装置，外形为五层塔形木阁，每层木阁均布置了若干扇门，门内或门外守候着可机械活动的司辰官小木人。它们各司其职，有的负责以摇铃、扣钟、敲鼓、击钲的声效方式来报时；有的负责抱着时辰令牌，在声音传出的同时破门而出，向外展示时间。

苏颂设计这台仪器的周密构思，让观察者在上层观测天象时，原地就可听声辨时，大大方便了工作。

在报时装置的内部，苏颂博采古人之所长，借鉴了张衡开创的用漏壶流水来控制齿轮系机械传动的概念，以及唐代僧一行和梁令瓒发明的擒纵器机构，研发了输出更为稳定、控制更为精密的“枢轮”和“天衡”系统。

枢轮即是这台仪器的原动装置，也可以理解为这一巨大机体的“心脏”。那是一个直径3米多，带着36个水斗的大水轮，靠着恒定滴漏的水重力来推动。当水灌满一个水斗时，就会打破平衡解放拖住水斗的机构，使得枢轮下转。这时，类似现代钟表擒纵机构的天衡系统就会起作用，控制枢轮只能转过一辐的角度。枢轮产出的动能，再借由一套繁复的杠杆和齿轮系统传动到机体各处，实现稳定、统一，且自动化的运转。

这种运作原理与当今机械钟表具有极大的相似之处，科技史学家李约瑟由此意识到西方世界关于钟表的创始认知是不完整的。他在《中国科学技术史》中申明：“我们以前关于钟表装置始于14世纪早期欧洲发明的说法是错误的，中国许多世纪以前就已经有了装有另一种擒纵器的水力传动机械时钟。”

苏颂因此被誉为世界钟表的鼻祖，而水运仪象台也被认为是世界上最早的天文时钟。