W czasach cesarstwa dokonano zmian nazewnictwa i odtąd kolejno miesiące nosiły nazwy, Martius, Aprilis, Maius, Iunius, Iulius, Augustus, September, October, November, December.
Kolejne zmiany miały na celu dostosowanie kalendarza do cyklu słonecznego, tak, więc przejścia roku zwrotnikowego określającego obieg Ziemi dookoła słońca. Reformę mającą podporządkować temu kalendarz dokonał król rzymski Numa Pompiliusz (VIII/VII wiek p.n.e.). Do poprzednich 304 dni (między czasie dodano cztery dni) dodał kolejne 50 dni. Podzielił następnie 58 dni ( składały się na nie 50 nowo dodanych dni oraz 8 dni zaciągniętych z istniejących już miesięcy) na dwa nowe miesiące Ianuarius i Februarius. Zapoczątkował w ten sposób dwunastomiesięczny kalendarz, mający 354 dni. Jednak biorąc pod uwagę, że dokładny rok zwrotnikowy ma 365.2422, a miesiąc księżycowy 29.5306 dni, kalendarz wciąż nie był dokładny i nie był dopasowany do ośmiodniowego tygodnia jarmarków. Dodanie około 150 roku p.n.e. jednego dnia i dnia przestępnego też niewiele pomogło.
Próbowano również wariantu z trzynastym miesiącem, który rozpoczynał się 23 Februariusa, uzyskano w ten sposób średnio 366 dni w roku. Potrzebne były jednak kolejne zmiany biorąc pod uwagę że, nów księżyca wypada w tym samym dniu roku zwrotnikowego co dziewiętnaście lat.
Za udoskonalenie kalendarza zabrał się w 45 roku p.n.e. Juliusz Cezar wraz ze swym doradcą egipskim astronomem Sozygenesem. Zmiany te są podstawami dzisiejszego kształtu kalendarza. Dokonano kilka znaczących ustaleń, biorąc pod uwagę, że różnica między istniejącym wtedy kalendarzem a tym astronomicznym podziałem czasu wynosiła 67 dni. Zostały one dodane wtedy do 46 roku p.n.e. i miał on aż 455 dni. 25 marca stał się znowu dniem równonocy wiosennej. Nie brano pod uwagę miesiąca księżycowego przy ustalaniu długości miesiąca, miały one poza lutym po 30 lub 31 dni na zmianę. Zaczęto ustalać, co cztery lata rok przestępny, w którym luty miał 29 dni, a cały rok 366 dni, w ten sposób średnia dni w roku wynosiła 365,25. Za początek roku przyjęto 1 stycznia.