張衡是一位具有多方面才能的科學家。他的成就涉及到天文學、地震學、機械技術(shù)、數(shù)學乃至文學藝術(shù)等許多領(lǐng)域。

　　張衡在天文學方面有兩項最重要的工作——著《靈憲》，作渾天儀。此外，在歷法方面也有所研究。

　　《靈憲》是張衡有關(guān)天文學的一篇代表作，全面體現(xiàn)了張衡在天文學上的成就和發(fā)展。原文被《后漢書·天文志》劉昭注所征引而傳世。文中介紹的天文學要點如下：

　　他認為宇宙是無限的，天體的運行是有規(guī)律的；月光是日光的反射，月蝕起因于地遮日光，月繞地行且有升降。他認識到太陽運行(應(yīng)是地球公轉(zhuǎn))的某些規(guī)律，正確解釋了冬季夜長、夏季夜短和春分、秋分晝夜等時的起因。他指出在中原可以見到的星有2500個，與今人所知略近。他經(jīng)過對某些天體運轉(zhuǎn)情況的觀測，得出一周天為三百六十五度又四分度之一的結(jié)論，與近世所測地球繞日一周歷時365天5小時48分46秒的數(shù)值相差無幾。

博通經(jīng)籍
　　張衡的家族世代為當?shù)氐拇笮?。他的祖父張堪，自小志高力行，被人稱為圣童，曾把家傳余財數(shù)百萬讓給他的侄子。光武帝劉秀登基后張堪被任命為蜀郡太守，隨大司馬吳漢討伐割據(jù)益州的公孫述，立有大功。其后又領(lǐng)兵抗擊匈奴有功，被拜為漁陽太守。曾以數(shù)千騎兵擊破匈奴來犯的一萬騎兵。此后在他的任期內(nèi)匈奴再也沒有敢來侵擾。他又教人民耕種，開稻田八千頃，人民由此致富。所以，有民謠歌頌他說：“張君為政，樂不可支?！睆埧盀楣偾辶?。伐蜀時他是首先攻入成都的，但他對公孫述留下的堆積如山的珍寶毫無所取。蜀郡號稱天府，但張堪在奉調(diào)離蜀郡太守任時乘的是一輛破車，攜帶的只有一卷布被囊。

　　張衡像他的祖父一樣，自小刻苦向?qū)W，少年時便會做文章。16歲以后曾離開家鄉(xiāng)到外地游學。他先到了當時的學術(shù)文化中心三輔（今陜西省西安市一帶）地區(qū)。這一地區(qū)壯麗的山河和宏偉的秦漢古都遺址給他提供了豐富的文學創(chuàng)作素材。以后又到了東漢都城洛陽。在那兒，他進過當時的最高學府太學，結(jié)識了后來著名的學者崔瑗，與他結(jié)為摯友。張衡興趣廣泛，自學《五經(jīng)》，貫通了六藝的道理，而且還喜歡研究算學、天文、地理和機械制造等。但在青年時期，他的志趣大半還在詩歌、辭賦、散文上，盡管他才高于世，卻沒有驕傲之情。平常從容淡泊，不喜歡與俗人相交。

步入仕途
　　漢和帝永元（89年—105年）年間，張衡被推舉為孝廉，但他沒有接受，公府幾次征召也不到。當時，國家太平日久，自王侯以下，沒有不奢侈過度的。張衡于是仿照班固的《兩都賦》，殫精竭思十年，才作成《二京賦》，用以諷諫朝廷。大將軍鄧騭欣賞張衡的才華，多次征召他，張衡都不應(yīng)命。

　　公元100年（永元十二年），張衡應(yīng)南陽太守鮑德之請，作了他的主簿，掌管文書工作。八年后，鮑德調(diào)任京師，張衡即辭官居家。

職掌太史
　　張衡擅長機械，特別用心于天文、陰陽、歷算。平常喜愛揚雄的《太玄經(jīng)》，對崔瑗說：“我看《太玄》，才知道子云（揚雄字）妙極道數(shù)，可與《五經(jīng)》相比，不僅僅是傳記一類，使人論辯陰陽之事，漢朝得天下二百年來的書啊。再二百年，《太玄經(jīng)》就會衰微嗎？因為作者的命運必顯一世，這是當然之符驗。漢朝四百年之際，《玄》學還要興起來的呢?！睗h安帝早就聽說張衡善術(shù)學，公元111年（永初五年），張衡被朝廷公車特征進京，被拜為郎中，再升任太史令。于是研究陰陽，精通天文歷法，制作渾天儀，著有《靈憲》、《算罔論》，寫得較為詳細明白。雖然在漢順帝即位初年再調(diào)動它職，但后來又任太史令，張衡任此職前后達14年之久。他許多重大的科學研究工作都是在這一階段里完成的。

　　張衡不慕當世的功名富貴，擔任官職，往往多年都不得遷升。自從離開史官的職務(wù)五年后，又回到原職。于是設(shè)客問體，作《應(yīng)問》來表明自己的心跡。當時，政事漸衰，宦官干政。張衡于是上疏陳事，勸諫順帝。

外出國相
　　公元133年（陽嘉二年），張衡升任侍中，順帝任用他在自己身邊對國家的政事提出意見。順帝曾詢問張衡天下所痛恨的人?；鹿賯兒ε滤f自己的壞話，都用眼睛瞪著他，張衡便用一些不易捉摸的話回答后出來了。但宦官還是擔心張衡以后會成為他們的禍害，于是群起毀謗張衡。張衡常想著如何立身行事。認為吉兇禍福，幽暗深微，不易明白，于是作《思玄賦》，以表達和寄托自己的情志。

　　公元136年（永和元年），張衡被外調(diào)任河間王劉政的國相。劉政驕奢淫逸，不遵法紀；又有不少豪強之徒，糾集在一起做亂。張衡到任后，嚴整法紀，打擊豪強，暗中探得奸黨名姓，一時收捕，上下肅然，他為政以清廉著稱。任職三年后，張衡上書請求辭職歸家，被征召拜為尚書。

　　公元139年（永和四年），張衡逝世，享年六十二歲。

　　公元1009年（宋徽宗大觀三年），張衡因算學方面的成就被北宋追封為西鄂伯。

　　后世稱張衡為“木圣”科圣）。為了紀念張衡的功績，聯(lián)合國天文組織于1970年將月球背面的一個環(huán)形山命名為“張衡環(huán)形山”，又于1977年將小行星1802命名為“張衡星”，2003年，國際小行星中心為紀念張衡及其誕生地河南南陽，將小行星9092命名為“南陽星”。