张衡（78-139）自幼聪敏好学，熟读四书五经。张衡思想开阔，不受传统观念的束缚，也不满足于“闭门坐家中，苦读圣贤书”的生活。17岁那年，张衡离开家乡，出外游学。他首先到了汉朝的故都长安，长安是当时最富庶繁华的地区，也是学术文化的中心。张衡走了许多地方，游览了不少名山大川，考察了各种历史古迹，也访问了当地的民情风俗，还调查过市井制度和商业交通的情况等。
张衡后来又来到洛阳，在那儿他结识了不少有学问的朋友。在这些朋友中，崔瑗对张衡的影响最大，他们常在一起谈论学问，交情也最深。这对于张衡以后研究天文、数学等科学并获得巨大的成就是有一定影响的。当时许多学者在学术上各有主张，张衡并不盲从任何一家学说，他有独立思考的精神，对各家学说采取批判地接受的态度。这是他以后获得巨大成就非常关键的因素。
公元111年，张衡被拜为郎中。张衡博学多才，当这个官绰绰有余，于是在公事之余，就专心研究天体结构。天地究竟是怎样的呢？当时有两种解释：一是盖天说，一是浑天说。张衡详细地研究了这两种学说，最后确认浑天说是比较合理的。他在前人研究的基础上，对浑天说加以修正发挥，使浑天说成了当时最合理的一种天体结构学说。
汉安帝听说张衡在天文学上有高深的造诣，就在公元115年任命张衡为太史令。张衡接任太史令以后，就在前人的基础上开始研究制造新的浑天仪的工作。他花了一年的时间，先做模型进行试验，模型是用竹子做的。他把竹子劈开，刮削成薄薄的竹篾，在竹篾上刻上度数，然后圈成圆环，用细针穿连起来，这样，一个简易的浑象模型就制成了。张衡把这个模型叫做“小浑”。他利用这个模型对照着天象，不断试验，不断调整模型的构造和竹篾上的刻度，直到完全满意时，才叫人用精铜铸成正式仪器。仪器制成了，为了使仪器自动运转，张衡叫人铸造了两把铜壶，巧妙地利用齿轮系统，使其跟浑象联系起来。铜壶里注满水，水从壶底孔里流出，推动齿轮转动，转动的齿轮又带动浑象绕轴转动。张衡前后花了一两年的时间，到公元117年，一架用水力推动、可以自行运转的浑天仪终于诞生了！
除了浑天仪以外，张衡在世界科学史上另一个不朽的贡献就是发明了世界上第一架观测和记录地震的仪器——地动仪。东汉时期，中国中原一带经常发生地震。如公元89年七月，会稽发生了一次大地震，使南山崩裂。两年后，又发生一次，波及了13个郡国，南阳郡就在其中。
此后30多年间，国内竟发生了二十五六次较大的地震。张衡任太史令期间，地震更是频繁。地震山崩地裂，江河泛滥，房屋倒塌，人畜伤亡，人民的生命财产受到重大损失。收集各地的地震情况，是太史令的本职工作之一。张衡想造一架能测定地震的仪器，以便及时掌握全国各地的地震情况。他经过长期的努力，终于在他55岁的时候，发明了可以测定地震方向的地动仪，这是世界上第一架地动仪。
张衡的地动仪，是用青铜制造的，形似一个大酒樽。仪器的周围镶着八条龙，龙头是朝东、南、西、北、东北、东南、西北、西南八个方向排列的，每个龙嘴里都含着一颗铜球。每个龙头的下方铸了一个蛤蟆，张着嘴巴对准龙嘴。当地震发生时，哪个方向发生了震动，那个方向的龙头就会把铜球吐出来落到蛤蟆张开的大嘴巴中，人们就可以知道哪一个方向发生了地震。这样一方面可以记录下正确的地震材料，一方面也可以朝着地震的方向寻找灾区，做一些抢救工作，减少损失。
公元138年，甘肃东南部发生了地震。放在离震区一千里以外的洛阳的地动仪，西面龙嘴里的铜球果然落到了蛤蟆口中。起初京师的官僚、学者们纷纷议论，认为洛阳丝毫没有感觉到地震的波动，怀疑地动仪是否准确。过了几天，甘肃果然来了报告，于是京师上下叹服不已。
张衡有两大爱好：一是制造机械，创造发明；二是文学创作。他对文学有着浓厚的兴趣，他本人有很高的文学天赋。张衡是东汉屈指可数的汉赋大家，他与司马相如、枚乘、班固齐名，号称“两汉四大家”。
张衡发明地动仪后，迁为侍中，接近了皇帝，进言的机会多了。但宦官们始终不放心张衡在顺帝身边，共同诬陷，要驱逐他离去。张衡本来就受老庄思想影响，以为人的吉凶祸福，幽微深藏于无形之中，说不定哪一天就要得祸，因此他在晚年，给皇帝上了一个奏章，请求归隐故里，但顺帝不允许。一直等到他病卒之后，张衡才得以归葬故乡。
