古人重形象思維，求技巧實用，科學(xué)理論與科學(xué)精神十分匱乏。而蘇頌特別強調(diào)科學(xué)理論方面的研究，講究嚴(yán)謹(jǐn)縝密的邏輯推理，堅持理論與實踐并舉，在古代顯得尤為珍貴。

　　關(guān)于水運儀象臺的原理與結(jié)構(gòu)，蘇頌在《新儀象法要》中有所說明：“兼采諸家小說，備存儀象之器，共置一臺中。臺有二隔，置渾儀于上，而渾象置于上，樞機輪軸隱于中，鐘鼓時刻司辰運于輪上”，這是水運儀象臺的結(jié)構(gòu)組成；其運轉(zhuǎn)模式是“以水激輪，輪轉(zhuǎn)而儀象皆動”；至于效果，則是“備制二器而通三用也”。

　　蘇頌創(chuàng)制的水運儀象臺，一個最大的突破與特征，便是實現(xiàn)了觀測的自動化。他充分吸取前人的研究成果，上層置放觀測天體的渾儀，下層是演示天象的渾象，中層是使渾儀、渾象轉(zhuǎn)動的機械裝置。水流沖擊輪軸，儀器開始運行，水運儀象臺具有三重功效：觀測天體運行，演示天象變化，木人自動敲鐘擊鼓、搖鈴示牌、準(zhǔn)確報時。

　　正是水運儀象臺與《新儀象法要》，為蘇頌爭得了五項世界第一。

　　第一、二、三項世界第一，均為李約瑟在《中國科學(xué)技術(shù)史》一書中的高度評價與定論，他認(rèn)為“蘇頌把時鐘機械和觀察用渾儀結(jié)合起來，在原理上已經(jīng)完全成功。因此可以說他比羅伯特·胡克先行了六個世紀(jì)，比方和斐先行了七個半世紀(jì)”；因水運儀象臺的頂部設(shè)有九塊活動屋板，他認(rèn)為蘇頌是世界上最早設(shè)計、使用天文臺觀測室自由啟閉屋頂?shù)娜�；又因水運儀象臺可以循環(huán)往復(fù)地等速度運轉(zhuǎn)，這種“擒縱器的水力傳動機械時鐘”，是現(xiàn)代鐘表的先導(dǎo)與前驅(qū)。

　　《新儀象法要》中繪有水運儀象臺的全圖、分圖、詳圖等透視圖、示意圖五十多幅，繪制機械零件一百五十多種，是世界上留存至今最早也是最為系統(tǒng)的機械設(shè)計圖紙，為蘇頌創(chuàng)下了第四項世界第一。

　　在《新儀象法要》中，繪有星圖十四幅。為免圖像失真，使繪制更加精確，蘇頌采用圓、橫結(jié)合等新的繪圖法，繪星一千四百六十四顆。而歐洲晚四百年觀測到的星數(shù)，也只一千零二十二顆。西方科技史專家認(rèn)為：“從中世紀(jì)直到14世紀(jì)末，除中國的星圖外，再也舉不出別的星圖了。”蘇頌由此創(chuàng)造了第五項世界第一。

　　水運儀象臺落成之后，蘇頌又研制了一臺假天儀。假天儀也叫天象儀，是一種普及天文知識的儀器。與人們站在天球外觀察天象的渾天儀不同，假天儀則可進(jìn)入儀器之中，看到逼真的人造星空。因為這樣的天象是人為模仿假造的，故名“假天儀”。在古代，欲將天象模仿制造得惟妙惟肖，技術(shù)難度之大可想而知。據(jù)相關(guān)資料記載，蘇頌所造假天儀“大如人體，人居其中，有如籠象，因星鑿竅，如星以備。激輪旋轉(zhuǎn)之勢，中星、昏、曉，應(yīng)時皆見于竅中。星官歷翁，聚觀駭嘆，蓋古未嘗有也”。