张衡年轻时出生在一个贫穷的家庭，但他年轻、好学、聪明。中国著名学者崔艾说，他“天资聪颖，敏而好学，如四川之死，昼夜不绝”。当他十几岁的时候，他积累了很多知识。永元六年(公元94年)，张衡怀着巨大的政治抱负离开家乡，前往著名的大都市大邑。他要求一位老师，并要求一份工作。他去了第三附属医院，进入首都学习商业。18岁时，他阅读五经，练习六门艺术，并写了他的第一部文学作品《温泉颂》。
23岁时，张衡被南阳县知事鲍德聘为主要职员。此后，他花了十年时间写了著名的《二井本》(即Xi井本和董井本)，讽刺了“天下久矣，自王统治以来从未奢过”的坏风气。他还生动地描绘了这座著名古城的壮丽景色，展示了他较高的文学成就。
永初四年(公元110年)，张衡被巴尔德推荐到北京当医生。在他任职的三年里，他被提升为历史部长助理。元朝第二年(公元115年)，他被一个姓氏提升并命令负责天文学、历法和天气预报。从此，他潜心研究文学，并取得了巨大的成就。
张衡的宇宙观和天体观是“浑天论”。他认为“浑天如鸡”，天地之间的关系就像裹在蛋黄里的蛋壳，天上地下。他的书《精神宪法》使用了赤道、黄道、南极和北极等名词，并绘制了中国第一张完整的星图，共有2500颗恒星。公元117年，他创造了世界上第一个由铜壶滴水驱动的浑天仪。浑天仪分为两个圆圈，一个在里面，另一个在外面，可以旋转。它刻有北极和南极、赤道和黄道十二宫。二十四节气，太阳、月亮和星星等。，太阳、月亮和星星的位置和外观与宇宙中的完全一样。建光元年(公元121年)，张衡被调到司马陵，后来又调到月食台。顺帝永建元年(公元126年)，他被调任太史陵皇帝。在杨家元年(公元132年)，候风地动仪也被制造出来。它由细铜制成，看起来像一个酒瓶。它被八条龙包围着。龙头朝向东、南、西、北、东北、东南、西北和西南方向。每个龙头都拿着一颗铜丸，每个龙头下面都蹲着一只青蛙。如果发生地震，地震方向的龙口会自动张开，铜球会滚出，落入青蛙的嘴里。工作人员可以立即记录地震的时间和方向。
张衡还发明了李记鼓车、指南车、测影土桂、飞雕等。他写了《历法精神构成》和《计算漫游论》，写了30多部科学、哲学和文学作品。他在历法、数学、哲学和文学艺术方面做出了巨大贡献。