張衡，字平子，章帝建初三年(公元78年)，誕生于南陽(yáng)郡西鄂縣石橋鎮(zhèn)一個(gè)破落的官僚家庭(今河南省南陽(yáng)市城北五十里石橋鎮(zhèn))。祖父張堪是地方官吏，曾任蜀郡太守和漁陽(yáng)太守。張衡幼年時(shí)候，家境已經(jīng)衰落，有時(shí)還要靠親友的接濟(jì)。正是這種貧困的生活使他能夠接觸到社會(huì)下層的勞動(dòng)群眾和一些生產(chǎn)、生活實(shí)際，從而給他后來(lái)的科學(xué)創(chuàng)造事業(yè)帶來(lái)了積極的影響。

當(dāng)時(shí)的南陽(yáng)是經(jīng)濟(jì)和文化都很發(fā)達(dá)的地區(qū)，有“南都”之稱。張衡在這樣的環(huán)境熏陶下，加上他自幼刻苦好學(xué)，在青少年時(shí)代就已經(jīng)為后來(lái)從事文學(xué)和科學(xué)事業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。

由于家中的經(jīng)卷典籍慢慢地不能滿足張衡的求知欲望了，于是從十六歲開始，他便離鄉(xiāng)游學(xué)，廣結(jié)學(xué)者名流。他曾到漢朝故都長(zhǎng)安一帶，游覽了當(dāng)?shù)氐拿麆俟袍E，考察了周圍的山川形勢(shì)、物產(chǎn)風(fēng)俗、世態(tài)人情。后來(lái)他又到了當(dāng)時(shí)的首都洛陽(yáng)，就讀于最高學(xué)府——太學(xué)。并成為學(xué)識(shí)比較淵博的學(xué)者。當(dāng)時(shí)，地方上曾經(jīng)推舉他做“孝廉”，公府也多次招聘他去做官，但都被他拒絕了。

張衡自幼就對(duì)文學(xué)有特殊的愛(ài)好和研究。他的文學(xué)作品很多，風(fēng)格也各不相同。有的形式短小，重在抒情，如《歸田賦》。有的氣勢(shì)磅礴，廣寫景物，如《二京賦》；有的特色突出，獨(dú)樹一格，如《四愁詩(shī)》、《同聲歌》等。

和帝永元十二年(公元100年)，二十三歲的張衡應(yīng)邀回鄉(xiāng)出任南陽(yáng)太守鮑德的主簿，掌管文書工作。并在辦理政務(wù)之余，潛心于文學(xué)創(chuàng)作。他以游學(xué)長(zhǎng)安和洛陽(yáng)的見(jiàn)聞作為素材，先后花了十年功夫，精心雕琢、反復(fù)修改，于安帝永初元年(公元107年)寫成著名的《東京賦》和《西京賦》，總稱為《二京賦》，為人們廣為流傳，他畫的畫也很出色。

后來(lái)，鮑德調(diào)任，張衡便辭職回家。掌握朝政的皇親鄧騭為了籠絡(luò)士人，幾次派人邀請(qǐng)張衡作他的幕僚，以增強(qiáng)自己這一派的勢(shì)力。但張衡一方面厭惡外戚專權(quán)，一方面想專心鉆研學(xué)問(wèn)，都堅(jiān)決地拒絕了。

在張衡三十四歲的時(shí)候，他的研究興趣逐漸轉(zhuǎn)到哲學(xué)和自然科學(xué)方面。他很喜愛(ài)揚(yáng)雄的哲學(xué)著作《太玄經(jīng)》。《太玄經(jīng)》的內(nèi)容涉及天文、歷法、數(shù)學(xué)等方面，引起了他很大的興趣�！短�玄經(jīng)》里的一些樸素的唯物主義觀點(diǎn)也給了張衡以很大的啟發(fā)。

安帝永初四年(公元111年)，張衡應(yīng)征進(jìn)京，先后任郎中、太史令、公車司馬令等低、中級(jí)官職。其中擔(dān)任太史令時(shí)間最長(zhǎng)，前后達(dá)十四年之久。太史令是主持觀測(cè)天象、編訂歷法、候望氣象、調(diào)理鐘律(計(jì)量和音律)等事務(wù)的官員。在他任職期間，對(duì)天文歷算進(jìn)行了精湛的研究，做出了重大的貢獻(xiàn)。

漢朝時(shí)，關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)和宇宙結(jié)構(gòu)的學(xué)說(shuō)已經(jīng)出現(xiàn)了三種：蓋天說(shuō)、渾天說(shuō)和宣夜說(shuō)。蓋天說(shuō)又稱天圓地方說(shuō)，認(rèn)為天是圓的，像一把張開的傘，地是方的象一個(gè)棋盤；渾天說(shuō)認(rèn)為天地的形狀像一個(gè)雞蛋，天與地的關(guān)系就像蛋殼包著蛋黃；宣夜說(shuō)認(rèn)為天沒(méi)有一定的形質(zhì)，日、月、五星(金、木、水、火、土五大行星)等都飄浮在氣體中。

張衡根據(jù)自己對(duì)天體運(yùn)行規(guī)律的認(rèn)識(shí)和實(shí)際觀察，認(rèn)真研究了這三種學(xué)說(shuō)，認(rèn)為渾天說(shuō)比較符合觀測(cè)的實(shí)際。他繼承和發(fā)展了前人的渾天理論，大膽地對(duì)天象提出了許多新的見(jiàn)解。

張衡在西漢耿壽昌發(fā)明的渾天儀的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的渾天說(shuō)，創(chuàng)制了一個(gè)比以前都精確、全面的多的“渾天儀”。創(chuàng)制了一個(gè)能夠精確在表演渾天思想的“渾天儀”。

渾天儀是一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的空心銅球。銅球外表刻有二十八宿和其他一些恒星的位置；球體內(nèi)有一根鐵軸貫穿球心，軸的兩端象征北極和南極。球體的外面裝有幾個(gè)銅圓圈，代表地平圈、子午圈、黃道圈、赤道圈，赤道和黃道上刻有二十四節(jié)氣。凡是張衡當(dāng)時(shí)知道的重要天文現(xiàn)象，都刻在了渾天儀上。