在野の天才・麻田剛立への入門

高橋至時は、大坂の幕府の下級武士（大坂城代の同心）の家に生まれた。早くから算学や天文学に強い関心を抱いていた至時は、当時大坂で名を知られていた在野の天文学者・麻田剛立（あさだごうりゅう）の私塾である先事館に入門する。麻田は独学でケプラーの法則などに通じる理論を導き出した当代きっての天才であり、至時はここで兄弟子の間重富（はざましげとみ）とともに最先端の天文学を貪欲に吸収し、頭角を現していった。

幕府天文方への異例の抜擢と寛政の改暦

当時、日本で用いられていた宝暦暦は日食の予報を外すなど誤差が目立つようになっており、改暦が急務となっていた。折しも老中・松平定信による寛政の改革が行われており、実学を重んじる気風の中で、幕府は新たな暦の作成を計画した。幕府から推挙を受けた麻田剛立は、自らの高齢を理由にこれを辞退し、代わりに高弟である高橋至時と間重富を推薦した。

1795年（寛政7年）、至時は32歳の若さで幕府の天文方に異例の抜擢を受け、江戸へ下ることとなった。至時らは、ティコ・ブラーエやジェロラモ・ラランデら西洋の天文学者の理論を積極的に取り入れ、中国（清）の暦法を加味した新たな暦である寛政暦を完成させ、1797年（寛政9年）に施行させた。これにより、日本の暦法における精度は飛躍的に向上した。

伊能忠敬との出会いと全国測量事業への道

至時が江戸で天文方に就任した同年、彼の名声を聞きつけて一人の男が入門してきた。のちに大日本沿海輿地全図を完成させる伊能忠敬である。当時、至時は32歳、忠敬は隠居して第二の人生を歩み始めた50歳であった。18歳も年上の弟子であったが、至時は忠敬の並々ならぬ情熱と数学的センスを見抜き、熱心に天文学や測量術を指導した。忠敬も至時を「推歩（すいほ＝天文学）先生」と呼び、深い信頼関係を築き上げた。

当時、至時が抱いていた天文学上の最大のテーマは「地球の大きさ（子午線1度の長さ）を正確に知ること」であった。江戸から蝦夷地（北海道）までの距離を測ればその計算が可能になると考えた至時は、ロシア船の接近による北方防備の必要性が高まっていた当時の情勢を利用し、「蝦夷地の正確な地図を作る」という名目で幕府に忠敬の測量旅行を申請した。これが1800年（寛政12年）から始まる伊能忠敬の全国測量の第一歩となった。至時は江戸に留まり、忠敬から送られてくる観測データを分析して彼を裏から支え続けた。

西洋天文学の吸収と早すぎる死

至時は、より精緻な天文学を究めるため、オランダ語で書かれたフランスの天文学書『ラランデ暦書』の解読に心血を注ぎ、『ラランデ暦書管見』としてまとめ上げた。しかし、慣れないオランダ語の翻訳と日夜を問わない天体観測、さらに重責を担う激務は彼の身体を蝕んでいた。1804年（文化元年）、至時は結核のため41歳という若さでこの世を去った。

至時の死後、彼の志と天文方の職位は長男の高橋景保（かげやす）に引き継がれた。景保は父の遺志を継いで伊能忠敬の全国測量事業を監督し、日本の近代科学および地理学の発展に多大な貢献を果たすこととなる。高橋至時は、自らが第一線の天文学者であっただけでなく、優れた指導者として次世代の科学的偉業の種をまいた、江戸時代を代表する科学者の一人である。