地動儀應有八龍，八龍向八方，正四位東，南，西，北，四維位為，西北，西南，東北，東南。龍首指向八方，每條龍口含銅珠，龍首下有八隻蛤蟆，那方有地震龍口銅珠便會跌落與蛤蟆口中。原理是中間有一懸著的銅柱，每條龍腹有一機關，那個方位有震感，懸柱便傾斜於哪一方觸動龍腹機關撥動龍口銅球使其跌入蛤蟆口中。蛤蟆腹部中空，類似於一種敲打樂器，當銅球跌入後便會有響聲。

共有八條。

張衡所處的東漢時代，地震比較頻繁。據《後漢書·五行志》記載，自和帝永元四年（公元92年）到安帝延光四年（公元125年）的三十多年間，共發生了二十六次大的地震。地震區有時大到幾十個郡，引起地裂山崩、房屋倒塌、江河氾濫，造成了巨大的損失。張衡對地震有不少親身體驗。為了掌握全國地震動態，他經過長年研究，終於在陽嘉元年（公元132年）發明了候風地動儀──世界上第一架地震儀。它有八個方位，每個方位上均有口含龍珠的龍頭，在每條龍頭的下方都有一隻蟾蜍與其對應。任何一方如有地震發生，該方向龍口所含銅珠即落入蟾蜍口中，由此便可測出發生地震的方向。當時利用這架儀器成功地測報了西部地區發生的一次地震，引起全國的重視。這比起西方國家用儀器記錄地震的歷史早一千多年。