举孝廉出身，历任郎中、
太史令、
侍中、河间相等职。晚年因病，入朝担任
尚书。永和四年（139年），逝世，享年六十二岁。
北宋时，获封西鄂县伯。
张衡在天文学方面著有《
灵宪》《浑仪图注》等；数学著作有《算罔论》；文学作品以《
二京赋》《
归田赋》等为代表，与
司马相如、
扬雄、
班固并称“
汉赋四大家”。《隋书·经籍志》有《张衡集》14卷，已经散佚。明代学者
张溥辑有《张河间集》。
张衡为中国天文学、机械技术、地震学的发展作出了杰出的贡献，发明了
浑天仪、
地动仪，是东汉中期
浑天说的代表人物之一，后人誉为“
木圣”
（
科圣），由于他的贡献突出，联合国天文组织将月球背面的一个
环形山命名为“张衡环形山”，太阳系中的1802号小行星命名为“
张衡星”。后人为纪念张衡，在南阳修建了
张衡博物馆。
