張衡，字平子，是南陽郡西鄂縣人。張衡年輕時就擅長寫文章，曾到“三輔”壹帶遊學，趁機進了洛陽，在太學學習，於是通曉五經，貫通六藝，雖然才華比壹般的人高，但並不因此而驕傲自大。（他）平時舉止從容，態度平靜，不喜歡與世俗之人交往。永元年間，他被推舉為孝廉，卻不應薦，屢次被公府征召，都沒有就任。此時社會長期太平無事，從王公貴族到壹般官吏，沒有不過度奢侈的。張衡於是摹仿班固的《兩都賦》寫了《二京賦》，用它來（向朝廷）諷喻規勸。（這篇賦，他）精心構思潤色，用了十年才完成。大將軍鄧騭認為他的才能出眾，屢次征召他，他也不去應召。
張衡善於器械制造方面的巧思，尤其在天文、氣象和歷法的推算等方面很用心。漢安帝常聽說他擅長術數方面的學問，命公車特地征召他，任命他為郎中。兩次遷升為太史令。於是，張衡就精心研究、考核陰陽之學（包括天文、氣象、歷法諸種學問），精辟地研究出測天文儀器的正確道理，制作渾天儀，著成《靈憲》《算罔論》等書籍，論述極其詳盡。
（漢）順帝初年，（張衡）又兩次轉任，又做了太史令之職。張衡不趨附當時的那些達官顯貴，他所擔任的官職，總是多年得不到提升。自他從太史令上離任後，過了五年，又回到這裏。
順帝陽嘉元年，張衡又制造了候風地動儀。這個地動儀是用純銅鑄造的，直徑有8尺，上下兩部分相合蓋住，中央凸起，樣子像個大酒樽。外面用篆體文字和山、龜、鳥、獸的圖案裝飾。內部中央有根粗大的銅柱，銅柱的周圍伸出八條滑道，還裝置著樞紐，用來撥動機件。外面有八條龍。龍口各含壹枚銅丸，龍頭下面各有壹個蛤蟆，張著嘴巴，準備接住龍口吐出的銅丸。儀器的樞紐和機件制造得很精巧，都隱藏在酒尊形的儀器中，覆蓋嚴密得沒有壹點縫隙。如果發生地震，儀器外面的龍就震動起來，機關發動，龍口吐出銅丸，下面的蛤蟆就把它接住。銅丸震擊的聲音清脆響亮，守候機器的人因此得知發生地震的消息。地震發生時只有壹條龍的機關發動，另外七個龍頭絲毫不動。按照震動的龍頭所指的方向去尋找，就能知道地震的方位。用實際發生的地震來檢驗儀器，彼此完全相符，真是靈驗如神。從古籍的記載中，還看不到曾有這樣的儀器。有壹次，壹條龍的機關發動了，可是洛陽並沒有感到地震，京城的學者都奇怪它這次沒有應驗。幾天後，驛站上傳送文書的人來了，證明果然在隴西地區發生地震，大家這才都嘆服地動儀的絕妙。從此以後，朝廷就責成史官根據地動儀記載每次地震發生的方位。
當時政治昏暗，中央權力向下轉移，張衡於是給皇帝上書陳述這些事。後來被升為侍中，皇帝讓他進皇宮，在皇帝左右，對國家的政事提意見。皇帝曾經向張衡問起天下人所痛恨的是誰。宦官害怕張衡說出他們，都給他使眼色，張衡於是沒對皇帝說實話。但那些宦黨終究害怕張衡成為禍患，於是壹起詆毀他。張衡常常思謀自身安全的事，認為福禍相因，幽深微妙，難以看清，於是寫了《思玄賦》表達和寄托自己的情思。
（漢順帝）永和初年，張衡調離京城，擔任河間王的相。當時河間王驕橫奢侈，不遵守制度法令；又有很多豪族大戶，豪門大戶他們壹起胡作非為。張衡上任之後治理嚴厲，整飭[chi]法令制度，暗中探得奸黨的姓名，壹下子同時逮捕，拘押起來，於是上下敬畏恭順，稱贊政事處理得好。（張衡）在河間相位上任職三年，給朝廷上書，請求辭職回家，朝廷任命他為尚書。張衡活了六十二歲，於永和四年去世。