1、发明地动仪
公元132年（阳嘉元年），张衡在太史令任上发明了最早的地动仪，称为候风地动仪。据《后汉书·张衡传》记载：地动仪用精铜铸成，圆径八尺，顶盖突起，形如酒樽，用篆文山龟鸟兽的形象装饰。中有大柱，傍行八道，安关闭发动之机。它有八个方位，每个方位上均有一条口含铜珠的龙，在每条龙的下方都有一只蟾蜍与其对应。
任何一方如有地震发生，该方向龙口所含铜珠即落人蟾蜍口中，由此便可测出发生地震的方向。经过试验，与所设制，符合如神，自从有书籍记载以来，是没有过的。曾经一龙机发，地不觉动，雒阳的学者都责怪不足信，几天之后，送信人来了，果然在陇西地发生地震，众人于是都服其神妙。自此之后，朝廷就令史官记载地动发生的地方。
2、发明浑天仪
张衡在西汉耿寿昌发明的浑天仪的基础上，根据自己的浑天说，创制了一个比以前都精确、全面得多的“浑天仪”。
漏水转浑天仪是一种水运浑象。用一个直径四尺多的铜球，球上刻有二十八宿、中外星官以及黄赤道、南北极、二十四节气、恒显圈、恒隐圈等，成一浑象，再用一套转动机械，把浑象和漏壶结合起来。
以漏壶流水控制浑象，使它与天球同步转动，以显示星空的周日视运动，如恒星的出没和中天等。它还有一个附属机构即瑞轮冥菜，是一种机械日历，由传动装置和浑象相连，从每月初一起，每天生一叶片；月半后每天落一叶片。它所用的两级漏壶是现今所知最早的关于两级漏壶的记载。
张衡在创作了浑天仪之后曾写过一篇文章。此文全文已佚。只是在梁代刘昭注《后汉书·律历志》时作了大段引述而使之传世。刘昭注中把这段文字标题为《张衡浑仪》。称之为“浑仪”可能是刘昭所作的一种简化。在古代，仪器的定名并不严格。虽然后世将“浑仪”一词规范为专指观测仪器，但在隋、唐以前，“浑仪”也可用于表演仪器。
扩展资料：
被后世称为“科圣”
张衡早有文名，“少善属文”，且曾师从著名经学家贾逵，精通经艺。文学创作上，创作过著名的《二京赋》和大量的诗歌，对汉大赋和抒情小诗、七言诗的发展做出了新的贡献和探索。张衡从事天文科学的研究，是受著名文学家、哲学家扬雄《太玄经》的启发开始的。
《太玄经》为一部研究宇宙现象的哲学著作，该书的唯物论和无神论思想对张衡影响很大，改变了他的研究兴趣，此后张衡便转向了对宇宙现象和规律的探索。
公元111年张衡被召到京师洛阳，历任郎中、尚书侍郎、太史令。其中前后两次担任太史令的官职，长达14年之久。太史令一职，掌管历法、观测天文气象以及管理朝廷祀典等，他利用这一优越条件，认真观察天象，勤于钻研，不但在理论上形成了一系列科学的天文学认识，在实践上还发明了多项天文仪器和计算方法，为中国科学乃至世界科学的发展做出了重要贡献。
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