在天文学方面，经过常年的时实践研究，公元117年，张衡设计出了世界上第一架能够比较准确地演示天象的一起——浑天仪;公元132年，张衡又成功地制造了世界上第一台观测地震的仪器一候风地动仪。

　　据中国历史记载，地动仪以精铜铸成，圆径八尺，形状像酒樽，上有隆起的圆盖，仪器的表面刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形。仪器的内部中央竖着一根铜质的柱子，柱的周围有八条通道.通道中安有发动机关，与仪体外部周围铸的八条龙相连接。龙头朝下，尾朝上，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向排列，每个龙嘴里都衔有一个铜球。

　　对着龙头，下面蹲着八只昂头张嘴的蟾蜍，准备承接铜球。当某一方向发生地震时.地动仪内部的铜拄就会向这一方向的通道倾斜， 触动通道内的机关，使发生地震方向的龙头张开嘴，吐出铜球，落到蟾蜍 的嘴里，发出声响。地动 仪制成后，一直没有得到验证。直到公元138年， 地动仪准确地预测了发生在陇西(今中国甘肃省东南部)的一次地震，于是人们开始为地动仪的精确 性和可靠性所信服。

　　地动仪的研制成功， 在当时的中国乃至世界都是十分了不起的成就，直到公元19世纪，欧洲才制成与此类似的仪器，比起张衡的发明晚了 1700多年。

　　张衡在发明地动仪的同时，还创造出一种风向计。他在五丈高的竿上，立起一只衔花的铜鸟，随风而转，可以科学地预报出风向, 这就是候风仪，又叫相风铜鸟，一般和地动仪合称为候风地动仪。西方在12世纪时才有与此相类似的候风鸡的记载，比张衡的发明晚了1000多年。

　　此外，张衡还是东汉时期浑天说的代表人物之一。他写成的天文著作《灵宪》,具有朴素的、变化发展的辩证思想因素，对天体星象、日月星辰的观测都有详细的分析和说明，并且画出了中国最早的星图，是中国古代天文学方面极其重要的科学成就。

　　张衡还对许多具体的天象作了观察和分析，观测记录了2500 颗恒星，认识到宇宙的无限性和行星运动的快慢与距离远近的相关性。并且制造出了指南车、自动计里鼓车、飞行数里的木鸟等。

　　在文学艺术方面，张衡共著有科学、哲学和杰出的代表作有《二京赋》等，并且还是东汉时期的名画家之一。

　　张衡的一生，刻苦钻研，孜孜不倦，认真实践，精益求精。他的伟大功绩在中国乃至世界科学史上都占有着崇高的地位。正如20 世纪中国著名文学家、历史学家郭沫若评价张衡所说：“如此全面 发展之人物，在世界史中亦所罕见。万祀千龄，令人景仰。”