东汉大科学家張衡，是当时南阳郡西鄂县人（現在的河南省南阳县）。他家里很穷，从小刻苦鑽研学問，十多岁上，已能写出很好的文章，
他在十七岁那年，不畏艰苦，独个儿离开家乡，到西汉时代的京城—西京長安（現在的西安）去游学。他沿途观覽山河形势，訪問风俗人情，也了解一些民間的疾苦，随时摘記下来，积累和丰富了自己的知識。
到了長安，張衡看到富貴人家的穷奢极愁，想起故乡和沿途見到的老百姓那种受餓挨凍的生活，对照之下，心里非常气憤。
張衡在長安住了没多久，来到东京洛阳，进了当时的最高学府—太学，在那里結交了不少有学問的人。
張衡本来爱好天文、数学。太学里的同学崔瑗，也喜欢研究这种学問，兩人志同道合，經常在一起研究。
过了几年，張衡在文学和科学上，都有了极高的成就，他的名声很快傅出去了。有个新任南阳太守（郡的行政官）鮑德，特地請他回南阳去当主簿（相当于太守的秘書）。
張衡听說鮑德的品学很好，来意也誠恳，又想到自己家境貧寒，久住京城，无法維持生活，不如回家乡去做些事业，就答应了，和鮑德一同回到南阳来。
張衡帮助鮑德做了不少好事，他劝鮑德减輕对老百姓的剝削，还办了一些兴修水利、改进农业的設施，所以在别处鬧灾荒的年头，南阳境内还能获得丰收。
張衡利用空闲时間研究学問。他在南阳任职九年，以自己在長安和洛阳收集的材料，写成了“西京賦”和“东京 賦”（合称为“兩京賦”），内容描写長安和洛阳的繁华，对权貴荒淫无耻的生活也尽情諷刺，获得了人們的称贊。
鮑德后来調升了，要离开南阳，他要張衡和他一同进京去。張衡对鮑德的好意虽然表示感激，但謝絕了他。回到家里繼續研究学問。
張衡三十四岁那年，皇帝派人請他到京里去做郎中。郎中这个职务是起草文書，有机会看到許多不常見的書，張衡答应了，再度离开了南阳。
尤其使他高兴的是，在京城里又会見了崔瑗。兩人仍然象从前在太学一样，經常在一起研究天文、算学、历法，和机械制造的原理。
他們时常在星光下观察星象的运行規律，这种实际的研究，使他們在天文学上取得了更高的成就。
不久，張衡被調为太史令。太史令的职务是察看星象，观測气候，修訂历法，記录各地发生的水旱灾情。这里有設备較好的天文观測台，台上有專人負責观測，这对張衡的天文研究，有更多的便利。
張衡經过長期观察日月星辰的結果，知道了它們在天空运行的規律，并且明白月亮本身不能发光，而是受了太阳光的反射才发出光来的道理。他把这种研究結果，写成了一本叫做“灵宪”的書。
在这本書里，張衡已經用了赤道、黄道、南北极等名詞，还画了一幅星图，記录了2500多颗恆星，解釋出月亮圓缺，以及夏天畫長夜短，和冬天畫短夜長的道理。
当时天文学上，有“盖天説”和“渾天説”兩个学派。 是傾向新的“渾天說”的，以为天体象雞蛋壳，地体就 是新壳里包的蛋黄一样。他把自己的实际經驗，写在“灵宪”里許多天文家看到后，激起了热烈的爭論。
原来这些人固执地認为自己的“盖天説”正确，怎么也不能接受这新兴的“渾天説”。他們爭得面紅耳赤，可又提不出充分的理由来駁倒張衡。
張衡是实事求是的，他知道空話不能説服人，只有从具体的实际工作中，才能証明自己的論断正确。他根据天文上的资料，和自己研究的結果，思考了很多时候，作出了一幅“渾天仪”的图解。
可是仅凭这一幅图解，还是不能說服人。他想来想去，决定先用竹片做好一个仪器的模型，待試驗准确以后，再鑄造正式的仪器。
他把削就的竹片，刻着他自己推算出的天体：周天 365度又4分之。然后把竹片編成圆环，把它穿联起来。他推算的这个周天数字，和今天的天文学家算出地球繞太阳 一周所需时間，相差很小。
这模型做成后，又經过了不断的試驗和修改，終于試驗成功了。張衡才着手鑄造正式的天文仪器。
在他謹慎小心的操作下，經过了一年多的时間，世界上第器的 一内架自动的天文仪器“渾天仪”創作成功了。他在这仪外各层圆圈上，把自己所知道的天文現象，象赤道、黄道、北极等等，一起刻在上面。
張衡把这研究、創造成果，試驗給許多天文家看。他把銅圈慢慢轉动，东边的恒星升高到“地平圈”以上时，西边的恆星就被轉落在“地平圈”以下，正和空中星象的运行相合。
看的人口里称贊張衡的智慧，心里却还是半信半疑。有人說，他們希望看到这仪器运动的速度，和空中的星象运行完全一样，才会心服。
这显然是个难题，但没有吓倒張衡，他立下决心，一定要想法子做到。
事后，張衡想来想去，只有在“渾天仪”上附加一种仪器，使“渾天仪”可以慢慢轉动。他依据这个想法，試驗了好几次，但都失敗了。
最后，他忽然明白过来。他想：如果运用历来测知时刻的滴漏壺制作原理，把它改装一下，使它和“渾天仪”配合，利用滴水的力量，推动“渾天仪”能够按时慢慢轉动，不就可以成功了嗎？他就在这上面打起主意来。
他把改裝的滴漏壺上加了一支細銅的导管，导引壺里的漏水一点一滴地滴在銅仪上，推动銅仪慢慢地轉动起来。使他失望的是：銅仪轉动的速度，还不能和空中运行的星象符合。
張衡繼續試驗了很多次，才明白这里面的道理。原来遍水水配置适当，把它固定下来，再一看，銅仪的轉动情况，果然和空中情况相合了。
張衡心里真有說不出的高兴，他把原来那些不相信的人請来，再一次試驗給他們看。他的办法是：把“渾天仪”放在大廳上，开动滴漏壺；一面差人在廳外观察星象，随时报告覌察的結果。
那些天文家用好奇的目光，注視着这座銅仪。在廳外观察的人进来报告某星降落、某星升起的情况，和銅仪上指示着的，一点也不錯；天文家們不禁齐声惊叫起来。
他們这才真心佩服張衡。有人把这件事告訴皇帝，皇帝差人把这座“渾天仪”要了去（可惜这座渾天仪过不了好多年，被毁坏了，没有流傅下来，只有那張渾天仪图説流傅到現在）。
張衡为了覌測风向，又創造了“候风仪”。这仪器也是用銅鑄成的，形狀是一只銜着花的銅鳥。
这座“候风仪”安装在五丈高的竿顶上，可以随风轉动，鳥头正对着风来的方向。这仪器和欧洲人发明的候风鹞相仿。但候风鷄的发明时間，要比張衡晚一千多年。
張衡毫不自滿，从“候风仪”联想到“指南車”。原来古代“指南車”的制法，在那时已經失傳。張衡运用了齿輪的原理
在車上装一木人，不管車子向何方轉动，木人的手指永远指着南方。
接着，他又应用这个原理，制造一种“記里鼓車”。 車行一里路，車上木人，就击一下鼓。这种偉大的創造精神，是世界上所少見的。
当时，太史令衙中經常接到各地灾情报告，説是发生地震，伤害人命。每一次，張衡都照例把它記彔下来，然后轉报上去。
張衡为了充分掌握地震的情报，适应工作上的需要，打算創造一种“地动仪”来測探地震，他每天苦苦思索，甚至忘記了吃飯和睡眠。
經过了許多次的失敗，張衡終于制成了世界上第一架“地动仪”。它用銅鑄成，外形象个酒壜里车动 圆柱。仪器周圍装着八个龙头，分別朝着八个 每个龙头下面，都放着一只張嘴的銅蝦蟆。
有一天，看守人听得噹啷一声，一个龙口的銅球滾出来，落到蝦蟆嘴里。
看守人忙把这种情况报告張衡。張衡过来一看，測定隴西（現在甘肃省东南部）发生过地震。他記录了发生的日期和时刻，又把銅球放在龙嘴里。
張衡把記录告訴了許多天文家。那些人誰也没感覚到发生过地震，因为隴西离洛阳一千多里；大家怀疑地动仪能否測得这么准确？他們嘴里不說，心里却不相信有这么一回事。
过了几天，隴西的报告送到洛阳，报告中的日期和时刻，都与張衡測定的符合。
人們知道了这件事，感到非常惊奇，一时紛紛議論，誰也无法否認張衡的“地动仪”的准确性。
張衡在科学上的成就是卓越的，权貴們畏惧他为人正直，也妒嫉他，想法排挤他。在他滿头白髮的时候，他被調出京城，到河間郡（現在河北境内）去当行政長官。
張衡到河間不久，調查到官吏和土豪互相勾結，横行霸道，欺压老百姓，他出其不意的把这帮人几乎一網打尽。
这件事情发生以后，張衡更受到当地官僚貴族的排挤。在他61岁的时候，他又被調回京城。
由于沿途受了风霜，回京以后就生病死了。他的遺体葬在西鄂县的郊外。
人民尊敬这位一千八百多年前的大科学家，解放以后，人民政府撥款重修写的 了張 衡碑 的 記， , 坆墓和讀書台。墓前新立了中国科学院郭沫若院这样贊頌張衡：“如此全面 ”发展之人物，在世界史中亦所罕見。
