李淳風在數學方面的主要貢獻，是編定和註釋著名的十部算經。這十部算經後被用作唐代國子監算學館的數學教材。《隋書·百官誌》記載：“國子寺祭酒，統國子、太學、四門、書（學）、算學，各置博士，助教、學生等員。”這是國家專門數學教育的開始，唐代在隋的基礎上繼續舉辦數學教育，並以算取士。顯慶元年（656）於國子監內設算學館，同時著手選編算學教科書。據《舊唐書》卷七九《李淳風傳》載：“先是，太史監侯王思辯表稱《五曹》、《孫子》十部算經，理多踳駁，淳風復與國子監算學博士梁述、太學助教王真儒等受詔註《五曹》、《孫子》十部算經。書成，高宗令國學行用。”《唐會要》卷壹六稱：“顯慶元年十二月十九日，尚書左仆射於誌寧奏置，令習李淳風等註釋《五曹》、《孫子》等十部算經，分為二十卷行用。”
十部算經又稱算經十書，是指《周髀算經》、《九章算術》、《海島算經》、《孫子算經》、《夏侯陽算經》、《張丘建算經》、《綴術》、《五曹算經》、《五經算術》、《緝古算術》這十部數學著作。它們是唐代以前的主要數學著作，代表了中國古代數學的光輝成就。 傳本《周髀算經》，有趙爽註、甄鸞註等，當時雖被稱為“算經”，但原文與趙爽、甄鸞的註文都有不盡完美之處。李淳風的工作糾正了這部書存在的缺點，使這部書趨近於完美。李淳風的註釋指出了《周髀》中的三點重要錯誤：
壹是《周髀》作者以為南北相去壹千裏，日中測量八尺高標竿的影子常相差壹寸，並以此作為算法的根據，這是脫離實際的；
二是趙爽用等差級數插值法，來推算二十四氣的表影尺寸，不符合實際測量的結果；
三是甄鸞對趙爽的“勾股圓方圖說”有種種誤解。李淳風對以上錯誤逐條加以校正，並提出了自己的正確見解。
更為重要的是，李淳風在批評《周髀》中的日高公式與“蓋天說”不相符合的同時，重新依斜面大膽地的假設進行修正，從而成功地將不同高度上的重差測望問題轉化為平面上壹般的日高公式去處理，並且首次使中算典籍中出現了壹般相似形問題，發展了劉徽的重差理論，使得“蓋天說”的數學模型在當時的認識條件下接近“完善”。並在《麟德歷》中重新測定二十四氣日中影長，首次引入二次內插算法，以計算每日影長。
李淳風註釋《九章算術》 ，是以劉徽的註本為底本的，但李淳風與劉徽作註的背景、環境都不相同。李註的目的是為明算科提供適當的教科書，註釋以初學者為對象，重點在於解說題意與算法，對於劉徽註文中意義很明確的地方，就不再補註。如盈不足、方程兩章就沒有他的註文。但也有人認為是由於後人抄書殘缺所致，如南宋鮑澣之說：“李淳風之註見於唐誌凡九卷，而今之盈不足、方程之篇鹹闕淳風註文。意者，此書歲久傳錄，不無錯漏。”李淳風等在註釋《九章算術》少廣章開立圓術時，引用了祖暅提出的球體積的正確計算公式，介紹了球體積公式的理論基礎，即“冪勢既同，則積不容異”，這就是著名的“祖暅原理”。在《綴術》失傳之後，祖沖之父子的這壹出色研究成果靠李淳風的征引，才得以流傳至今。 《海島算經》是劉徽數學研究的獨創成果，但劉徽著作的原文、解題方法和文字非常簡括，頗難理解。李淳風等人的註釋詳細列出了演算步驟，從而給初學者打開了方便之門。
李淳風等對“算經十書”的註釋也有不足之處。如在理解圓周率時，輕視了劉徽割圓術的偉大意義，是不公正的。
十部算經成為唐以後各朝代的數學教科書，對唐朝以後數學的發展產生了巨大的影響，特別是為宋元時期數學的高度發展創造了條件。在十部算經以後，唐朝的《韓延算術》、宋朝賈憲的《黃帝九章算法細草》、楊輝的《九章算術纂類》、秦九韶的《數書九章》等，都引用了十部算經中的問題，並在十部算經的基礎上發展了新的數學理論和方法。後人對李淳風編定和註釋十部算經的功績，給予很高的評價，如英國的著名學者李約瑟博士就說過：“他大概是整個中國歷史上最偉大的數學著作註釋家。” 唐高祖武德二年（619），頒行了傅仁均的《戊寅元歷》。《戊寅元歷》首次采用定朔，是中國歷法史上的壹次大改革。在《戊寅元歷》之前，歷法都用平朔，即用日月相合周期的平均數值來定朔望月。《戊寅元歷》首先考慮月行遲疾，用日月相合的真實時刻來定朔日，從而定朔望月，要求做到“月行晦不東見，朔不西眺”。由於《戊寅元歷》的壹些計算方法有問題，頒行壹年後，對日月食就屢報不準。武德六年，由吏部郎中祖孝孫“略去尤疏闊者”，後又經大理卿崔善為與算歷博士王孝通加以校正。貞觀初年，李淳風上疏論《戊寅元歷》十有八事。唐太宗詔崔善為考核二家得失，結果李淳風的七條意見被采納。李淳風為改進《戊寅元歷》作出貢獻，被授予將仕郎。貞觀十四年（640），李淳風上言：《戊寅元歷》術“減余稍多”，合朔時刻較實際提前了，建議加以改正，這個意見又被采納。貞觀十八年，李淳風又指出：《戊寅元歷》規定月有三大、三小，但按傅仁均的算法，貞觀十九年九月以後，會出現連續四個大月，認為這是歷法上不應有的現象。於是唐太宗不得不下詔恢復平朔。改用平朔後，《戊寅元歷》的問題更多，改革勢在必行。
李淳風根據他對天文歷法的多年研究和長期觀測，於麟德二年（665）編成新的歷法。經司歷南宮子明、太史令薛頤、國子祭酒孔穎達參議推薦，唐高宗下詔頒行，並命名為《麟德歷》。《麟德歷》的主要貢獻有二：
第壹，在中國歷法史上首次廢除章蔀紀元之法，立“總法”1340 作為計算各種周期（如回歸年、朔望月、近點月等）的奇零部分的公***分母。中國古歷的“日”從夜半算起，“月”以朔日為始，而“歲”以冬至為始。古歷把冬至與合朔同在壹日的周期叫做“章”，把合朔與冬至交節時刻同在壹日之夜半的周期叫做“蔀”。古歷以十“天幹”與十二“地支”紀年、
日，如果冬至與合朔同在壹日的夜半，紀日幹支也復原了，則這個周期叫做“紀”；如果連紀年的幹支也復原了，則這個周期叫做“元”。古代制歷都要計算這些周期，但這些周期對歷法計算並非必要，反而成為歷法的累贅，李淳風毅然把它廢除了。《麟德歷》以前的各種歷法都用分母各不相同的分數來表示各種周期的整數以下的奇零部分。這些周期，如期周（回歸年）、月法（朔望月）、月周法（近點月）、交周法（交點月）等，都是歷法計算必須預先測定和推算的重要數據。因為這些周期參差不齊，計算十分繁瑣，比較各種數據也很不方便，李淳風就立“總法”1340 作為各種周期奇零部分的公***分母，這樣，數字計算就比以前的歷法簡便得多。《疇人傳》對此給予了高度評價：“蓋會通其理，固與古不殊，而運算省約，則此為最善，術家遵用，沿及宋元，而三統四分以來，章蔀紀元之法，於是盡廢。斯其立法巧捷，勝於古人之壹大端也。”
第二，重新采用定朔。《戊寅元歷》雖首次采用定朔，但由於有關的計算方法未完全解決，又倒退到用平朔。為了使定朔法能站得住腳，《麟德歷》改進了推算定朔的方法。李淳風早年仔細地研究過隋朝劉焯的《皇極歷》，並撰寫皇極歷又壹卷。劉焯在北齊張子信關於日行盈縮的觀測結果的基礎上，創造了推算日月五星行度的“招差術”，即二次函數的內插公式。李淳風總結了劉焯的內插公式，用它來推算月行遲疾、日行盈縮的校正數，從而推算定朔時刻的校正數。為了避免歷法上出現連續四個大月的現象，他還創造了“進朔遷就”的方法。《新唐書》卷二六所載的《麟德歷經》說：“定朔日名與次朔同者大，不同者小。”這裏日名指紀日幹支中的“幹”。還規定：“其元日有交、加時應見者，消息前後壹兩個月，以定大小，令虧在晦、二，弦、望亦隨消息。”消息是消減與增長的意思。按這壹規定，就可以做到“月朔盈朒之極，不過頻三。其或過者，觀定小余近夜半者量之”。這就是說，用改變壹月中未滿壹日的分數（即小余）的進位方法，來避免歷法上出現連續四個大月或小月。但應指出，這種“進朔”法是為了避免歷書上出現連續四個大月而人為遷就之法，並不是日月運動規律的正確反映。按近代的推算方法，采用定朔就有可能連續出現四個大月。
《麟德歷》為完成中國歷史上采用定朔這壹改革作出了重要貢獻。“近代精數者，皆以淳風、壹行之法，歷千古而無差，後人更之，要立異耳，無逾其精密也”。此說雖有溢美之辭，但由此可見《麟德歷》對後世歷法的重大影響。它作為唐代優秀歷法之壹，行用達六十四年（665 年至728 年）之久。《麟德歷》還曾東傳日本，並於天武天皇五年（667）被采用，改稱為《儀鳳歷》。
《麟德歷》的最大缺點是不考慮歲差。晉代虞喜發現歲差後，祖沖之首先把它用於制歷，大大提高了歷法的精密度。此後，隋朝張胄玄的《大業歷》、劉焯的《皇極歷》、唐初傅仁均《戊寅元歷》都考慮了歲差。但李淳風卻利用《堯典》四仲中星的內在矛盾，根本否認歲差存在。他與數學家王孝通壹起責難《戊寅元歷》考慮歲差，致使“歲差之術，由此不行”。後在728 年張遂（壹行）在編制《大衍歷》時，才重新考慮歲差。 渾儀是古代觀測天體位置和運動的重要儀器。據考，最遲在公元前360年就已制成“先秦渾儀”。西漢落下閎、耿壽昌與東漢賈逵、張衡都制造過渾儀。前趙光初六年（323），孔挺對渾儀作了重大改革，他創造的渾儀由兩重規環，即李淳風所稱的六合儀與四遊儀組成。北魏時，晁崇、斛蘭用鐵鑄造渾儀，其結構與孔挺的大體相同。這些渾儀都是赤道式裝置，僅賈逵的黃道銅儀是在赤道裝置上增設黃道環。 唐太宗貞觀初年，“推驗七曜，並循赤道。今驗冬至極南，夏至極北，而赤道當定於中，全無南北之異，以測七曜，豈得其真？”在歷法計算中，要按黃道度推算日月五星的運行，才能既簡便又精確地算出朔的時刻、回歸年長度等重要數據，於是他在總結歷史經驗和現實問題的基礎上，建議制造按黃道觀測日月五星運行的渾儀。
唐太宗采納了這壹建議，下令制造李淳風所設計的渾儀。貞觀七年（633），此儀制成。據《新唐書》卷三壹記載，該渾儀是銅制的，基本結構是：“表裏三重，下據準基，狀如十字，末樹鰲足，以張四表。”渾儀的十字形“準基”是壹種校正儀器平準的裝置，它是根據後魏晁崇、斛蘭發明的渾儀上的“十字水平”制造的，采用這壹裝置可以提高儀器的觀測精度。渾儀三重中的外重叫六合儀，有天經雙規、金渾緯規、金常規，即子午環、地平環、外赤道環，上列二十八宿、十日、十二辰、經緯三百六十五度；內重叫四遊儀，“玄樞為軸，以連結玉衡遊筒而貫約規矩。又玄極北樹北辰，南矩地軸，傍轉於內。玉衡在玄樞之間而南北遊，仰以觀天之辰宿，下以識器之晷度。”可見四遊儀包括壹個可繞赤極軸旋轉的四遊環和壹個望筒（即玉衡），望筒能隨四遊環東西旋轉，又能南北旋轉，可指向天空任壹位置，測定星體的赤道坐標。這兩重的基本結構在孔挺的渾儀上已經有了。李淳風對渾儀的重大改革在於：在外重六合儀與內重四遊儀之間，嵌入了新的壹重——三辰儀。三辰儀“圓徑八尺，有璿璣規、黃道規、月遊規，天宿距度，七曜所行，並備於此，轉於六合之內”。北宋沈括說：“所謂璿璣者，黃赤道屬焉。”可見三辰儀中有黃道環、內赤道環，還有白道規，即表示月球軌道的規環。三辰儀也能旋轉，它是為了實現按黃道觀測“七曜所行”而加上的。
李淳風的渾儀仍然是壹個赤道式裝置，它除了可測得去極度、入宿度（即赤經差）、昏旦夜半中星外，還能測得黃經差和月球的經度差等，只是測得的黃道度不準確，所以它只能部分地解決按黃道觀測七曜所行的問題。
李淳風在中國歷史上第壹次把渾儀分為六合儀、三辰儀、四遊儀三重，其影響相當深遠。唐開元十壹年（721），壹行與率府兵曹梁令瓚制作了壹科黃道渾儀，也是三重之制。雖然壹行說李淳風的渾儀“用法頗雜，其術竟寢”，但正如沈括所指出的，梁令瓚他們是“因淳風之法而稍附新意”③。北宋周琮、蘇易簡、於淵制作的“皇祐渾儀”（1050），也基本上是按李淳風的設計制造的。北宋末，蘇頌、韓公廉制作了壹架包括渾儀、渾象、報時裝置三大部分的天文儀器（1096），其渾儀部分也與李淳風的渾儀大體相同。李淳風的渾儀雖有其優點，但過於復雜，其規環達十壹個之多，這些規環要保證同心十分困難，因而難免產生中心差；規環太多，觀測時常常互相遮蔽視線，很不方便。北宋以後，渾儀就逐步由繁向簡發展了。 《晉書》
貞觀十五年（641），李淳風受詔“預撰《晉書》及《五代史》”，“其天文、律歷、五行誌，皆淳風所作也”。《五代史》為梁、陳、周、齊、隋五代的歷史，後來其中的“十誌”並入《隋書》，所以《五代史誌》就是《隋書》中的“誌”。 李淳風撰寫天文、律歷誌時，對自魏晉至隋朝這段歷史時期天文、歷法與數學的重要成就，作了較全面的搜集和整理。
《隋書·律歷誌上·備數》有雲：“事物糅見，禦之以率，則不乖其本，故幽隱之情，精微之變，可得而綜也。”“率”，是中國古算所研究的最基本的數量“關系”，它在算術中有極其廣泛的應用，是中算許多理論的基礎和算法的源泉。李淳風首次將“率”載入官修正史而賦予其顯赫的地位，足見李淳風對中算理論真諦的深刻認識。對此李淳風進壹步闡述如下：“夫所謂率者，有九流焉：壹曰方田，以禦田疇界域；二曰粟米，以禦交質變易；三曰衰分，以禦貴賤廩稅；四曰少廣，以禦積冪方圓；五曰商功，以禦功程積實；六曰均輸，以禦遠近勞費；七曰盈朒，以禦隱雜互見；八曰方程，以禦錯糅正負；九曰勾股，以禦高深廣遠。皆乘以散之，除以聚之，齊同以通之，今有以貫之，則算數之方，盡於斯矣。”
《隋書·律歷誌上·備數》壹節還有如下記述：“古之九數，圓周率三，圓徑率壹，其術疏舛。自劉歆、張衡、劉徽、王蕃、皮延宗之徒，各設新率，未臻折衷。宋末，南徐州從事史祖沖之更開密法，以圓徑壹億為壹丈，圓周盈數三丈壹尺四寸壹分五厘九毫二秒七忽，朒數三丈壹尺四寸壹分五厘九毫二秒六忽，正數在盈朒二限之間。密率，圓徑壹百壹十三，圓周三百五十五。約率，圓徑七，周二十二。”這是中國現在史書中關於祖沖之圓周率的最早記載。用現代數學語言表達，就是祖沖之求出：3.1415926<π<3.1415927，圓周密率355/113為，約率為22/7。祖沖之的圓周率已準確到小數點下第七位，他的“密率”是分子、分母在1000 以內表示圓周率的最佳近似分數，歐洲人在壹千壹百多年後才得到這壹結果。祖沖之所著的《綴術》早已失傳，他的這壹光輝成就因被李淳風編入史書，才得以流傳至今。
在《晉書·律歷誌》中，李淳風詳細地記述了劉洪撰的《乾象歷》法。劉洪實測月行遲疾之率，創立了推算定朔、定望的壹次函數的內插公式，測出黃白交角為五度多，測定近點月為27.55336 日，與今測值相近，這些都是中國古代天文學的重要成就。劉洪的《乾象歷》是《四分歷》以後歷法改革的關鍵性階段，可是在《晉書》之前撰成的梁朝沈約的《宋書》，卻出於偏見，略而不載，對劉洪的科學成就只字未提。李淳風則在《晉書·律歷誌》中，原原本本地詳細記述了劉洪的科學成就。
在《天文誌》中，李淳風創立了壹種格式，在這壹格式下，包羅了古代天文學的各個方面：說明天文學的重要性和歷代傳統，介紹有關天地結構的理論研究、天文儀器、恒星及其測量、各種天象記事等。在介紹言天各家理論時，簡要說明其理論，多引原話而不轉述，寫出作者簡介及與其爭論者的名字、觀點，使後人對當時探討天地結構的論爭得到清晰的概念。
六世紀中葉，北齊張子信積三十余年的天文觀測，終於發現了太陽與五星視運動不均勻性現象，李淳風在《隋書·天文誌》中記述了這壹在中國天文學史上堪稱具有劃時代意義的重大發現。在《隋書·律歷誌》裏，還記載了隋朝劉焯的《皇極歷》法，其中有劉焯創立的二次函數的內插公式，和劉焯最先提出的“黃道歲差”的概念及相當精確的黃道歲差數據。《皇極歷》法包含了劉焯首創的定氣法、定朔法和躔衰（即日行盈縮之差）法，還有以前歷法所沒有的推算日月食位置、食的始終、食分多少及應食不食、不應食而食等方法，推算五星也比以前的歷法精密。《皇極歷》是壹部優秀的歷法，“術士鹹稱其妙”，對後世歷法有重大影響，可是，由於種種阻撓而未能頒用。李淳風通過比較研究看出《皇極歷》實為隋歷之冠，將其詳細記入《律歷誌》，成為中國歷法史上唯壹被正史記載而未頒行的歷法。
《隋書·天文誌》還記述了前趙孔挺制作的渾儀的結構和用途，這是中國歷史上首次出現的關於渾儀具體結構的確切記載。同壹卷裏還記述了從漢魏至隋朝的渾儀、渾象、刻漏的發展情況，以及姜岌關於大氣吸收和消光作用與何承天、張胄玄關於蒙氣差的發現。《晉書》、《隋書》天文誌對那時期的日月食、流星、隕星、客星（新星）、彗星及其他天象記錄，也“搜羅至富，記載甚詳”。因此，它們被譽為“天文學知識的寶庫”。 《乙巳占》10 卷，是李淳風的壹部重要的星占學著作。 星占術，作為壹種獨特的文化現象，與天文學***生同在，可謂英華與糟粕混雜，科學與迷信並存。中國古代許多著名的天文學家都涉獵星占。受其父的影響，李淳風“幼纂斯文，頗經研習”。他相信“政教兆於人理，祥變應乎天文”，故於天文、星占情有獨鐘，《乙巳占》即是李淳風“集其所記，以類相聚，編而次之”所成。李淳風於書中“采摭英華，刪除繁偽”，全面總結了唐貞觀以前各派星占學說，經過綜合之後，保留各派較壹致的星占術，擯棄相互矛盾部分，建立了壹個非常系統的星占體系，對唐代和唐代以後的星占學產生了很大的影響。
不過，清代學者陸心源對《乙巳占》另有獨到的見解：“夫災異占候之說，原不足憑。然《易》言天垂象見吉兇，《周禮》保章氏以日月星辰、五雲十二風。辨吉兇祲祥豐荒，其所由來者久矣。淳風雖以方技名，修德篇屢引經傳，以改過遷善為戒，司天篇深著隋氏之失，淳淳於納諫遠佞，不失為儒者之言，非後世術士所能及也。”
作為壹部重要的文化史典籍，《乙巳占》中除去星占方法和應驗情況外，還保留許多科學史料。如天象的記錄，天象的描述，當時分至點的位置，渾儀的部件及結構，歲差的計算值，等等。《乙巳占》卷壹以《天象》為第壹，列舉八家言天體象者而獨取渾天。在《天數第二》壹節中給出了關於天球度數、黃道、赤道位置、地理緯度（北極出地）及其相應的計算公式。李淳風在《麟德歷》中沒有采用歲差，而被後人嘆之為“智者千慮之失”。但在《乙巳占》中李淳風卻明確地論述歲差的存在。如，“淳風按：王蕃所論冬夏二至，春秋二分日度交道所在，並據劉洪乾象所說，今則並差矣！黃道與日相隋而交，據今正（貞）觀三年己醜歲，冬至日在鬥十二度，夏至在井十五度，春分在奎七度，秋分日在軫十五度，每六十年余差壹度矣。”另有壹條：“日行壹度，即是日法壹千三百四十分、壹年行三百六十五度、壹千三百四十分度之三百二十八，每歲不周天十三分矣。”
《乙巳占》成於前（約645），《麟德歷》撰於後，李淳風為何在《麟德歷》中否定歲差的存在，是值得進壹步探討的問題。
在《乙巳占》中，李淳風對奇異天象的描述很有特色。如按字義猜，今人會把飛星、流星當成同壹天象的兩種說法，李淳風則清楚地說明了它們的區別，書中寫道：“有尾跡光為流星，無尾跡者為飛星，至地者為墜星。”《乙巳占》對彗孛也給出了清楚的差別：“長星狀如帚，孛星圓如粉絮，孛，孛然。”
雖說飛流與彗孛各是流星與彗星，但壹字之差卻帶出了形態之別，對於了解流、彗星運動方向和物理狀態是很有參考價值的。
除了天文占之外，《乙巳占》中的氣象占和候風法還記下了重要的氣象現象。李淳風在《乙巳占》中比較詳細地介紹了兩種風向器。壹種是“於高迥平原，立五丈長竿，以雞羽八兩為葆（羽蓋），屬於竿上，以候風”。另壹種是：“可於竿首做盤，盤上作木烏三足，兩足連上，而升立壹足（古代神話相傳太陽中有三足烏）系羽下而內轉，風來烏轉，回首向之，烏口銜花，花旋則占之。”這兩種風向器，與漢代史籍中記載的“伣”（在長桿上系以帛條或烏羽而成的簡單示風器）和“相風銅烏”（烏狀銅質的候風儀）非常相似。
《乙巳占》中還保留了重要的歷法數據，已有學者據此考證出李淳風早年撰寫的另壹部歷法《乙巳元歷》和《歷象誌》。
李淳風對氣象學的貢獻，還表現在他對風的觀測和研究方面。在封建社會初期，對風的觀測已比過去更為詳細了。由風的4 個方位發展到了8 個方位，因之有八風之名。李淳風在觀測研究和總結前人經驗的基礎上，進壹步把風向明確定為24 個。他還根據樹木受風影響而帶來的變化和損壞程度，創制了八級風力標準，即：“動葉，鳴條，搖枝，墮葉，折小枝，折大枝，折木飛砂石，拔大樹和根。”
李淳風是世界上第壹個給風定級的人。過了壹千多年後，英國人蒲福（Francis Beaufort，1774—1857）於1805 年才把風力定為12 級***13 個等別。以後又幾經修改，風力等級自1946 年以來已增加到18 級。 全書已失佚，少量見於道藏諸書。