祖冲之后来出任娄县 (今江苏昆山东北) 县令、谒者仆射等职。最初，宋武帝刘裕平叛关中地区时，得到姚兴的指南车，这辆车只有外壳而没有内部的机件。每次使用它的时候，都得让人在里面转动。宋顺帝升明年间(477～479)，后来的齐高帝萧道成辅佐朝政，命祖冲之研究运用古时的制造法来修复它。祖冲之重新制造了铜制机件，于是车子可以不停地转动，而指出的方向始终是南方，自马均以来还没有过这种事例。当时有个叫索驭駘的北方人也说自己能造指南车，齐高帝命他和祖冲之各造一辆，让他们在乐游苑一起较量比试，结果索驭駘的车有些偏差，便把他的车销毁焚烧掉。晋朝时杜预常有奇思妙想，造出欹器，改动三次都没有成功。齐武帝永明年间 (483～493)，竟陵王萧子良爱好古玩，祖冲之制造了欹器献给他，和周代太庙中的一模一样。文惠太子在东宫，见到祖冲之编制的历法，奏请齐武帝施行。但不久太子去世，这事又耽搁下来。

后来，祖冲之又改任长水校尉，兼任本来的职务。他编写了《安边论》，想要大力推行屯田，扩展农耕生产。建武年间 (494～498)，齐明帝萧鸾想派他去全国各地巡视，兴办可以对百姓有利的大事业，正巧赶上国家连年战争，兴造大业的事情最终未能实行。

祖冲之精通音律和博塞，这在当时是独一无二的技艺，没有人是他的对手。他依据诸葛亮制造的木牛流马，自己也制出一种器械，这种器械不需借助风力水力，就可以启动机关自己运行，不费人力。又造千里船，在新亭江试行，一日可行一百多里。在皇宫的乐游苑中制造了水碓磨，齐武帝曾亲身前去观看。祖冲之还特别精于算术。

东昏侯永元二年 (500)，祖冲之去世，是年七十二岁。他著有《易义》、《老义》、《庄义》，注释过 《论语》、《孝经》，为《九章》作过注，并写下《缀述》数十篇。

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