东汉年间，中国地震比较频繁。在朝廷主持天象观测工作的张衡为了掌握全国各地的地震动态，坚持不懈地进行研究。不久他终于制造了一个仪器，取名叫地动仪。这个仪器，形状像酒樽，是铜制器物。中间竖着一根粗大的柱子，柱子的周围有八根横杆连接外面，仪器上有个凸形的盖子，周围镶有8条龙，龙头分别对着8个方向。龙嘴里各含一个铜球，下面蹲着8只张着嘴的蟾蜍。它的制造者张衡说，这个怪模怪样的东西叫地动仪，可以在通讯极不发达的时代，迅速的得知地震消息——如果某个方向发生地震，柱子就会倒向那个方向的横杆，接着龙嘴就会吐出铜球，落到蟾蜍嘴里。
这个消息一经传说，京城的学者们都是同样的反应：先是愕然，接着不相信的大笑。其中一个自恃有才的人当面对着张衡说：”你简直是痴人说梦。哪儿地震是老天爷的意思，凭你一介凡人，怎么能知道呢？“听到这些嘲讽，张衡都不以为意，他只是淡淡地说，”等到那个时候你们就知道了。我们让事实说话吧。“结果过了不多久，公元138年的一天，张衡和朋友们正在家里聚会，地动仪西边的一个铜球突然掉了下来。于是，张衡对大家说道：”一定是西方某地发生了地震。“但当时洛阳城里毫无地震的预兆，连他们喝酒的杯子都没晃一下。大家都面面相觑，有些朋友就说，”张衡，这个地动仪……恐怕不准吧。“还有的人更不客气，”你还是别把心思放在这些邪门歪道上面了，这些都没有用的。“但是张衡对自己的发明却信心十足，他依旧对人们说：”咱们还是让事实说话吧。“不久，驿站的人果然来报告，说是千里之外的陇西——地震仪所指示的方向发生了地震。在事实面前，那些怀疑地动仪并不能预测地震的人终于哑口无言了。
张衡这台仪器性能良好，不仅博得当时人的叹服，就是在今天的科学家看来也无不赞叹。世界上地震频繁，但真正能用仪器来观测地震，在国外，那是19世纪以后的事。候风地动仪乃是世界上的地震仪之祖。虽然它的功能尚只限于测知震中的大概方位，但它却超越了世界科技的发展约1800年之久。
张衡是中国东汉时期人，出身于名门望族。其祖父张堪自小志高力行，被人称为”圣童“，曾把家传余财数百万让给他的侄子。光武帝登基后张堪受荐拜官。曾被任为蜀郡太守随大司马吴汉讨伐割据蜀郡的公孙述，立有大功。其后又领兵抗击匈奴有功，拜为渔阳（今北京附近）太守。曾以数千骑兵击破匈奴来犯的1万骑兵。此后在他的任期内匈奴再也没有敢来侵扰。他又教人民耕种，开稻田8000顷，人民由此致富。所以，有民谣歌颂他说：”张君为政，乐不可支。“张堪为官清廉。伐蜀时他是首先攻入成都的，但他对公孙述留下的堆积如山的珍宝毫无所取。蜀郡号称”天府“，但张堪在奉调离蜀郡太守任时乘的是一辆破车，携带的只有一卷布被囊。
张衡像他的祖父一样，自小刻苦向学，很有文采。16岁以后曾离开家乡到外地游学。他先到了当时的学术文化中心三辅（今陕西西安一带）。这一地区壮丽的山河和宏伟的秦汉古都遗址给他提供了丰富的文学创作素材。以后又到了东汉首都洛阳。在那儿，他进过当时的最高学府——太学，结识了一位青年学者崔瑗，与他结为挚友。崔瑗是当时的经学家、天文学家贾逵的学生，也精通天文、历法、数学等学问。和帝永元十二年（公元100年）张衡应南阳太守鲍德之请，作了他的主簿，掌管文书工作。8年后鲍德调任京师，张衡即辞官居家。在南阳期间他致力于探讨天文、阴阳、历算等学问，并反复研究西汉扬雄著的《太玄经》。他在这些方面的名声引起了汉安帝的注意。永初五年（公元111年）张衡被征召进京，拜为郎中。他曾花了10年的工夫，写成了《二京赋》，描写了当时长安城和洛阳城的繁华景象，极尽夸张之能事，得到了很多人的击节赞赏。
除此之外，张衡在数学、地理、绘画、机械制造、气象学等方面，都有非凡的成就。他是中国古代宇宙结构理论”浑天说“的代表。正确解释了月食成因。并用”近天则迟，远天则速“理论解释五星运动的快慢现象，这是五星运动快慢与太阳距离远近关系的早期论述。还统计出中国中原地区能观测到的2500颗行星，测出日、月视直径约为0°49′。他还著有数学名著《算罔论》。其所作的地形图一直流传到唐代。他发明制造的浑天仪（公元117年），是世界上第一台用水力推动的大型观察星象的天文仪器。
张衡所做的浑天仪是一种演示天球星象运动用的表演仪器。它的外部轮廓有球的形象，合于张衡所主张的浑天说，故名之为浑天仪。这架浑天仪在《晋书·天文志》中有三处记载。一处是在”天体“节中，其中引到晋代科学家葛洪的话说：”张平子既作铜浑天仪，于密室中以漏水转之，令伺之者闭户而唱之。其伺之者以告灵台之观天者曰：璇玑所加，某星始见，某星已中，某星今没，皆如合符也。“在”仪象“一节中又有一段更具体的细节描写：”张衡又制浑象。具内外规，南北极，黄赤道。列二十四气，二十八宿，中外星官及日、月、五纬。以漏水转之于殿上室内。星中、出没与天相应。因其关戾，又转瑞轮荚于阶下，随月盈虚，依历开落。“这里又称为浑象，这是早期对仪器定名不规范的反映，并不表示与浑天仪是两件不同的仪器。第三处则在”仪象“体之末，说到张衡浑天仪的大小：”古旧浑象以二分为一度，凡周七尺三寸半分也。张衡更制，以四分为一度，凡周一丈四尺六寸一分。“从这3段记载可知，张衡的浑天仪，其主体与现今的天球仪相仿。不过张衡的天球上画的是他所定名的444官2500颗星。浑天仪的黄、赤道上都画上了二十四节气。贯穿浑天仪的南、北极，有一根可转动的极轴。在天球外围正中，应当有一条水平的环，表示地平。还应有一对夹着南、北极轴而又与水平环相垂直的子午双环，双环正中就是观测地的子午线。天球转动时，球上星体有的露出地平环之上，就是星出；有的正过子午线，就是星中，而没入地平环之下的星就是星没。天球上有一部分星星永远在地平环上转动而不会落入其下。这部分天区的极限是一个以北极为圆心，当地纬度为半径的小圆，当时称之为内规。仿此，有一以南极为中心，当地纬度为半径的小圆，称之为外规。外规以内的天区永远不会升到地平之上。
张衡天球上还有日、月、五星。这7个天体除了有和天球一道东升西落的周日转动之外，还有各自在恒星星空背景上复杂的运动。要模拟出这些复杂的运动远不是古代的机械技术所能做到的。因此，应该认为它们只是一种缀附在天球上而又随时可以用手加以移动的一种附加物。移动的目的就是使日、月、五星在星空背景上的位置和真正的位置相适应。
从上面所介绍的地动仪的故事即可得知，张衡掌握了很高明的机械技术。他的朋友崔瑗在为他写的墓碑中赞道：”数术穷天地，制作侔造化。“前一句是道他数学天文学知识之渊博，后一句则是赞他制造的各种器物之神奇。其实，神奇是由于他巧妙地运用各种机械技术的结果。