张衡是南阳郡西鄂县（今河南省南阳市城北）人，生于东汉章帝建初三年（78），卒于顺帝永和四年（139），是我国古代一位伟大的科学家。他好学深思，肯于刻苦钻研。他的好友崔瑗说他研究学问的态度就像大江里的水一样，日夜奔流，片刻不停。他有广博的学识和多方面的才能，对文学、哲学、地理、机械制造等都有研究，特别精通天文、历算。
我国很早就重视天文学的研究。东汉时期，天文学主要有“盖天说”和“浑天说”两派。盖天说认为天圆地方，天在上，像伞盖，地在下，像棋盘，是一种旧的传统说法。浑天说认为天地都是圆的，像一个鸡蛋，天在外，像鸡蛋壳，地在内，像鸡蛋黄。这种说法在当时比较进步。张衡经过精密的研究和对天象的实际观测，继承并发展了浑天学说，写成了他的重要的天文学理论著作——《灵宪》。
在这部著作里，他指出日有光，月亮自身不会发光，月光是由日光照射而来的；月亮向着太阳时，我们在地球上就能看见圆圆的明月，背着太阳时则看不见。他还推测出月食是由于地体遮蔽的缘故。这些都是十分卓越的见解。他约计天空中的星体，常明的有124个，有定名的320个，连同所有可见的星体共有2500个，海外看见的星体没有计算在内。他绘制了一部星图叫《灵宪图》。据现在天文学家统计，肉眼能看见的六等星总数6000多颗，在同一地方同一时间所看到的星数，也不过2500颗到3000颗。
张衡发明了很多重要的天文仪器。他根据浑天学说的理论创制了浑天仪。浑天仪用铜铸成，内外分作几层圆圈，各层铜圈上分别刻着赤道、黄道、南北极、日、月、五星、二十八星宿及其他星体，用漏壶滴水的力量使它按着一定的时刻慢慢地转动，人们就可以从浑天仪上看到星体的出没，与实际天象十分符合。张衡这项发明，经过唐、宋科学家们的发展，就成为世界上最早的天文钟。
张衡又创制了地动仪，这是世界上第一部测定地震的仪器。它也是用铜铸成，圆径八尺，顶上有凸起的盖子，像个大酒樽；内部有个铜柱，叫作“都柱”，连着八个方向的机械，外面有八个龙头，按东、南、西、北、东北、东南、西北、西南八个方向排列着。每个龙嘴里衔着一枚铜球，下面蹲着一个铜制蛤蟆，向上张着嘴巴。哪个方向发生地震，那个方向的龙嘴就吐出铜球，落在蛤蟆嘴里，发出清脆的声音，看守仪器的人就能知道地震的日期和方向，把它记录下来。这架仪器测定很准确，有一次，西方龙嘴里的铜球忽然落了下来，而洛阳的人并未感到地动，可是没过几天，甘肃来人报告，说那里发生了地震。这架精巧的仪器是132年发明的，比欧洲创造的地震仪要早一千七百多年。
张衡除精通天文外，对历算学也有很深的研究。他制造了一部类似活动日历的机器，叫作“瑞轮蓂（míng）荚”，用它可以表示出每月从月初到月终的日数，既能知道日期，又能知道月相，很是方便。在数学方面，他著有《算罔论》，对圆周率也有研究，可惜已失传，只能从后代数学著作中知其一二。在木制机械方面，他的制作有“三轮自转”和“木雕独飞”。其中，“三轮自转”是有关指南车和记里鼓车的主要机械，“木雕独飞”是一种利用机械发动能够飞翔的木鸟，相传能飞数里。
张衡对我国以及世界科学的发展，作出了重大的贡献。
