在東漢時期，經常發生地震。有時一年會發生好幾次。每次地震，都會給老百姓和國家帶來非常大的傷害。而當時的皇上和老百姓都把地震看作是不吉利的徵兆，認為是鬼神造成的；張衡卻不信神邪，他對記錄下來的各種地震現象，經過細心地考察和試驗，最後，發明出了一個能測出地震的儀器，叫做地動儀。這在中國的科學史上留下了光輝的業績。

張衡從小生活就比較清苦。他的祖先雖然是南陽名門，但到了他父親那一代，就已經衰落。小張衡從小就有一個特殊的愛好一一喜歡數星星。每到繁星滿天的夜晚，他總是會站在院子裡，數著浩瀚的夜空中那一閃一閃的星星，這時，慈祥的奶奶總會在旁邊微笑著說：“傻孩子，星星哪能數得完呢？”

在很小的時候，小張衡就是奶奶的小尾巴，不管奶奶走到哪裡，後面總會有小張衡的影子。他對自然界中的萬事萬物都充滿了興趣。早上帶著露珠的花朵；中午高懸天空的太陽；晚上皎潔柔和的月亮；以及一閃一閃的星星都讓他產生了無窮無盡的聯想。他總是纏著奶奶給他講故事。而奶奶似乎也有著講不完的故事，又加上十分喜愛這個聰明的孫子，所以，只要小張衡提出要聽故事，奶奶就會不厭其煩地為他講述，一遍又一遍。

隨著年齡的增長，張衡的求知慾越來越強，當時各種自然災害頻繁地發生，地震帶來的災難尤為嚴重，它來無影去無蹤，一旦發生卻極具破壞力，這引起了張衡的思考，他想，能不能製造出一種在地震發生後，能夠準確測量其方位的儀器出來，以便及時調撥物資進行救援呢？定下了這個目標以後，他查閱了大量關於地震方面的資料，並且多次實地勘測。

有時，張衡為了獲得第一手資料，親自來到剛剛發生地震的地方，測量大地的震感，有一次，他剛把測振儀插入大地，正準備要讀取資料時，一波劇烈的餘震突然襲來，在離他不遠處的一道土牆，轟然崩塌。幸虧他眼疾手快地往旁邊一跳，才躲過一劫，不然肯定要被砸成肉泥。餘震過去後，他隨手拍了拍身上的灰土，毫不在意地繼續看儀器上的資料，遠處的老百姓十分不理解他的做法，認為他簡直髮瘋了，張衡卻不為所動，仍然夜以繼日地研究地動儀，不久，地動儀真的成功問世了。

這臺地動儀能夠準確地報告千里之外發生的地震。這標誌著人類開始了用儀器記錄研究地震的新紀元。

不僅如此，張衡還指出月球本身並不發光，月亮其實是日光的反射；他還正確地解釋了月食的形成，並且認識到宇宙的無限性和行星運動的快慢與距離地球遠近的關係。同時，他還觀測記錄了兩千五百多顆恆星。為了紀念張衡的功績，人們將月球背面的一座環形山命名為“張衡環形山”，將小行星1802命名為“張衡小行星”。