張衡對很多方面的知識都很精通，其在天文、數學、文學地理等方面都有涉獵。尤其是在地震學和天文學等方面，可以說是開創了此領域的先河。張衡發明了地動儀、渾天儀、瑞輪莢、計里鼓車、獨飛木雕、地形圖等。

東漢張衡幾個重要發明

發明地動儀

早在公元132年，張衡就研發了世界上最早的震后測量儀器，名叫候風地動儀。據后漢書記載，儀器整體由銅制成呈圓形頂端凸起，直徑大概有八尺，外圍還用各種文字鳥獸圖案來裝飾，也很像當時的酒杯，儀器內有八個柱子，安裝驅動機關，儀器外有八條含著銅珠的龍，位居八方，每條龍下都有蟾蜍地震發生后，相應方向的龍珠便墜落，被蟾蜍之口所接。

改進渾天儀

早在西漢時期，耿壽昌就制造出了渾天儀，張衡在此基礎上進行改進，使得渾天儀更加精準。張衡改進的渾天儀整體是一個直徑大概四尺多的銅球，在球上刻著二十四節氣、南北極、二十八星宿以及黃赤道等元素，形成了渾象（和現在天球儀類似），通過機械裝置，來連接漏壺和渾象，就可以用漏壺的流水來運轉渾象，就可以得到天體運動，時令節氣的規律。

發明瑞輪莢

瑞輪莢是一個自動日歷，張衡是模仿了冥莢（傳說中一種神樹）來制作它的，以流水來驅動，每月從初一到滿月每天會現出葉子一片，之后從滿月到月末，每天又會收葉子一片，循環往復。

發明指南車

張衡所發明的指南車通過齒輪傳動來運轉，雙輪獨轅，齒輪系統在車廂內可自動離合，車廂外有一個木頭人，無論車子朝哪走，木人的手臂都向南。

對歷法貢獻

在延光二年（公元１２３年），張衡參與了歷法的討論，駁回了《太初歷》和《四分歷》，阻止了中國歷法的倒退，張衡認為《九道法》最為精準，但是按九道法來推歷法，和人們當時的歷法習慣是有很大沖突的，所以沒被采用，所以，這是中國歷法的一個損失。張衡的代表作《靈憲》得出的地球繞太陽一周的時間，與現代的精確測量十分接近。

張衡有什么發明

地動儀

公元132年（陽嘉元年），張衡在太史令任上發明了最早的地動儀，稱為候風地動儀。據《后漢書·張衡傳》記載：地動儀用精銅鑄成，圓徑八尺，頂蓋突起，形如酒樽，用篆文山龜鳥獸的形象裝飾。中有大柱，傍行八道，安關閉發動之機。它有八個方位，每個方位上均有一條口含銅珠的龍，在每條龍的下方都有一只蟾蜍與其對應。任何一方如有地震發生，該方向龍口所含銅珠即落人蟾蜍口中，由此便可測出發生地震的方向。經過試驗，與所設制，符合如神，自從有書籍記載以來，是沒有過的。曾經一龍機發，地不覺動，雒陽的學者都責怪不足信，幾天之后，送信人來了，果然在隴西地發生地震，眾人于是都服其神妙。自此之后，朝廷就令史官記載地動發生的地方。

關于地動儀的結構，流行的有兩個版本：王振鐸模型，即“都柱”是一個類似倒置酒瓶狀的圓柱體，控制龍口的機關在“都柱”周圍。這一種模型已被基本否定。 另一種模型由地震局馮銳提出，即“都柱”是懸垂擺（見袁宏《后漢紀》），擺下方有一個小球，球位于“米”字形滑道交匯處（即《后漢書·張衡傳》中所說的“關”），地震時，“都柱”撥動小球，小球擊發控制龍口的機關，使龍口張開。另外，馮銳模型還把蟾蜍由面向樽體改為背向樽體并充當儀器的腳。該模型經模擬測試，結果與歷史記載吻合。

世界上地震頻繁，但真正能用儀器來觀測地震，在國外，是19世紀以后的事。候風地動儀是世界上的地震儀之祖。雖然它的功能尚只限于測知震中的大概方位，但它卻超越了世界科技的發展約1800年。

渾天儀

張衡在西漢耿壽昌發明的渾天儀的基礎上，根據自己的渾天說，創制了一個比以前都精確、全面得多的“渾天儀”。

漏水轉渾天儀是一種水運渾象。用一個直徑四尺多的銅球，球上刻有二十八宿、中外星官以及黃赤道、南北極、二十四節氣、恒顯圈、恒隱圈等，成一渾象，再用一套轉動機械，把渾象和漏壺結合起來。以漏壺流水控制渾象，使它與天球同步轉動，以顯示星空的周日視運動，如恒星的出沒和中天等。它還有一個附屬機構即瑞輪冥菜，是一種機械日歷，由傳動裝置和渾象相連，從每月初一起，每天生一葉片；月半后每天落一葉片。它所用的兩級漏壺是現今所知最早的關于兩級漏壺的記載。

張衡在創作了渾天儀之后曾寫過一篇文章。此文全文已佚。只是在梁代劉昭注《后漢書·律歷志》時作了大段引述而使之傳世。劉昭注中把這段文字標題為《張衡渾儀》。稱之為“渾儀”可能是劉昭所作的一種簡化。在古代，儀器的定名并不嚴格。雖然后世將“渾儀”一詞規范為專指觀測儀器，但在隋、唐以前，“渾儀”也可用于表演儀器。

瑞輪莢

瑞輪莢是張衡別出心裁創造的自動日歷，它模仿神話中奇樹蓂莢的特征，靠流水作用，從每月初一開始，一天出現一片葉子，到滿月出齊15片，然后每天再收起一片，到月末為止，循環開合。這個神話曲折地反映了堯帝時天文歷法的進步。張衡的機械裝置就是在這個神話的啟發下發明的。聽謂“隨月盈虛，依歷開落”，其作用就相當于現今鐘表中的日期顯示。

指南車

張衡制造的指南車利用機械原理和齒輪的傳動作用，由一輛雙輪獨轅車組成。車箱內用一種能自動離合的齒輪系統，車箱外殼上層置一木刻仙人，無論車子朝哪個方向轉動，木人伸出的臂都指向南方。

計里鼓車

張衡創造的計里鼓車是用以計算里程的機械。據《古今注》記載：“記里車，車為二層，皆有木人，行一里下層擊鼓，行十里上層擊鐲”。記里鼓車與指南車制造方法相同，所利用的差速齒輪原理，早于西方1800多年。

獨飛木雕

張衡制作獨飛木雕，是模仿鳥類高空翱翔的滑翔翼型設計。

地形圖

張衡也研究過地理學，根據他研究和考察的心得，畫過一幅地形圖。唐張彥遠《歷代名畫記》卷三云：衡嘗作地形圖，至唐猶存。