さらにメトン周期もわずかに朔望月（太陰月）とずれているため、310年ごとに1日の誤差が蓄積されていた。13世紀のロジャー・ベーコンは、ずれは7日間から8日間に及んでいると推定し、ダンテ・アリギエーリもユリウス暦の改定の必要性を説いている。

また、復活祭日が太陰月日（月齢）に準拠する方法で定められていると、ユリウス暦3月21日の月齢次第で、復活祭日の季節が１ヶ月前後してしまうという問題が生じた。

16世紀後半になると3月21日の春分日は実際の春分日から10日間弱ものずれが生じていた。ローマ・カトリック教会は改暦委員会に暦法改正を委託した。この改暦は対抗宗教改革の一環としてなされたものであって、改暦に関しては賛成・反対の立場から大きな論争となった。
ユリウス暦によるずれ

1582年10月4日まで用いられていたユリウス暦では、平年は1年を365日とし、4年ごとに置く閏年を366日とし、これによって平均年を365.25日としていた。( 365 + 1/4 )日 = 365.25（日）……1年間の平均日数（平均年）= 365日6時間 = 正確に31557600秒

しかし、平均太陽年、つまり実際に地球が太陽の周りを1周する平均日数は、365日5時間48分45.179秒 = 31556925.179秒 = 約365.242189572日（2013年年央）[4]である。したがって、ユリウス暦の1年は、実際の1太陽年に比べて、365.25日 ? 約365.2422日 = 約0.0078日（約11分15秒）長い。このずれは下記の計算のとおり、約128年で1日になる。

ユリウス暦は、その制定当時の天文観測水準を考えればかなりの精度だったが、千数百年も暦の運用が続くと、天文現象の発生日時と暦の上の日付の乖離は無視できないものとなり、16世紀末に10日ものずれが生じていた。31557600秒/年 ? 31556925.179秒/年 = 674.821秒/年 = 11分14.821秒/年 …… 1年ごとのずれ86400秒/日（= 1日）÷ 674.821秒/年 = 128.03年 …… 1日のずれが生じる年数

なお、上記の計算は2013年時点でのものであり、グレゴリオ改暦が議論された16世紀半ばの計算とは差異がある。
改暦委員会と改暦案の提案

ユリウス暦による春分日のずれを、ローマ・カトリック教会としても無視できなくなり[5]、第5ラテラン公会議（1512-1517）において改暦が検討された。このときフォッソンブローネ司教のミデルブルフのパウル(en:Paul of Middelburg）（1446-1534）は、コペルニクスを含めてヨーロッパ中の学者に意見を求めた。しかし、コペルニクスは「太陽年の長さの精度は不十分であり、改暦は時期尚早である」と返答した[6][7]。コペルニクスは彼の主著「天球の回転について」の序文でこのことを明記している[8]。

次に、トリエント公会議（1545年 - 1563年）において、実際の春分日を第1ニカイア公会議の頃の3月21日（つまり修正すべきユリウス暦のずれの蓄積は公会議開催の325年からの約1240年間分にあたる約9.6日間で、これを10日のずれと見なした）に戻すため、教皇庁に暦法改正を委託した。時の教皇グレゴリウス13世は、これを受けて1579年にシルレト枢機卿を中心とする改暦委員会を発足させ、暦法の研究を始めさせた。この委員会のメンバーには、最初の改暦案を考案した天文学者のアロイシウス・リリウスの弟であるアントニウス・リリウス（Antonio Lilio）や数学者クリストファー・クラヴィウスらが含まれていた。
暦改正の新しい原理の大要

アロイシウス・リリウスの提出した原稿そのものは残されていない。委員会は1577年にCompendium novae rationis restituendi kalendarium（Compendium of the New Plan for Restoring the Calendar: 暦改正の新しい原理の大要）という24ページの冊子を刊行した。この冊子も長い間、失われたと考えられていた。しかし、1981年10月に歴史家のゴードン・モイアー (Gordon Moyer) が発見した。モイアーは最初、Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze（フィレンツェ国立中央図書館）で発見し、その後、バチカン図書館、シエーナのイントロナティ市立図書館（Biblioteca Comunale degli Intronati de Siena）でも発見した。さらに、Polytechnic Institute of New YorkのThomas B. Settle も1975年に フィレンツェのBiblioteca Marucelliana とフィレンツェ国立中央図書館で同じ冊子を発見していたことが分かり、少なくとも7冊が現存していることが明らかになった[9]

この冊子によると、アロイシウスは1252年に書かれたアルフォンソ天文表における365日5時間49分16秒 = 365.242 5463日を採用し[10]、改暦案を考案した。しかし、アロイシウスは1576年に死亡しており、その年に実際に案を委員会に提出したのは弟のアントニウス・リリウス（Antonio Lilio）である[11][12][13]。
ずれ修正の二つの提案

ユリウス暦の約1240年間の運用により蓄積された約10日間のずれをどのように修正するかについては、次の2案が委員会に提出された。

第1案：1584年以降の40年間にわたって、閏日を設けない。
40年 ÷ 4年 ＝ 10 (日) であるから、これによって、10日間だけ暦を進めることができる。

第2案：1582年の最も適当な月に10日間を省く。

結局、委員会は、第2案を採用したのである[14]。
どの月から10日間を省くか

10日間を省く月を1582年の10月にしたことについて、クラヴィウスは、「単に10月が宗教典礼日（religious observance）が最も少ない月であり、教会への影響が最小だからだ」と説明している[15]。
改暦の実施

改暦委員会の作業の末に完成した新しい暦は1582年2月24日にグレゴリウス13世の教皇勅書として発布された[16][17]。この勅書は、"Inter gravissimas"の語（「最も重要な関心事の中でも」の意）から始まるので、“en:Inter gravissimas”と称される[18]。

この勅書はユリウス暦1582年10月4日木曜日の翌日を、曜日を連続させながら、グレゴリオ暦1582年10月15日金曜日とすることを定め、その通りに実施された。

グレゴリオ暦の実施日前後の日付適用の暦年月日曜日0時（世界時）の
ユリウス日
ユリウス暦1582年10月03日水曜日2299158.5
ユリウス暦1582年10月04日木曜日2299159.5
グレゴリオ暦1582年10月15日金曜日2299160.5
グレゴリオ暦1582年10月16日土曜日2299161.5

1582年10月
日月火水木金土
12341516
17181920212223
24252627282930
31

ただし、上記の日付通りに改暦を実施したのは、イタリア、スペイン、ポルトガルなどごく少数の国に過ぎず[19]、その他のヨーロッパの国々での導入は遅れた。
暦法

グレゴリオ改暦が議論され始めていた1560年ごろには、平均太陽年は、約365.2422日であることが知られていた。（365.25日 ? 365.2422日）× 400年 = 3.12日/400年 であるから、ユリウス暦における置閏法（400年間で100回の閏年）に比べて400年間に3回の閏年を省けば、かなりよい近似となることが分かる。このため、グレゴリオ暦では、400年間に、97回 (= 100 ? 3) の閏年を置くこととして、1年の平均日数を365.2425日 = 365日5時間49分12秒 = 正確に31556952秒 とした。