张衡最为人知的成就是他发明的地震仪——“候风地动仪”。公元132年，他在长安发明了这台仪器，旨在探测地震的发生。地动仪不仅能够探测到地震的发生，还能指示震源的方向，具有划时代的意义。候风地动仪的结构独特，外形如一个大坛，周边八个方位上各有一个龙头，龙口中各悬挂一颗铜球。当发生地震时，龙头会自动落下，铜球掉落，指向地震的方向。

这一发明不仅是古代科学技术的伟大成就，更是人类对自然现象探索精神的体现。候风地动仪的成功，不仅在于其精妙的设计，更在于张衡对地震规律的深入研究。他通过对历史地震的总结，提出了地震的成因和预测方法，奠定了后世地震学的基础。张衡的这一贡献，使他成为古代科学史上里程碑式的人物，在科学史上占据了重要的位置，也为后来的科学家们提供了宝贵的经验。

地动仪的发明，也是古代科学技术的一次重大突破。它不仅反映了张衡深厚的科学知识和创新能力，更体现了他对自然现象的敏锐观察与思考。张衡在《灵宪》中提到：“地动者，天之震也。”他通过科学的方法，揭示了自然界的规律，为后人研究地震现象奠定了基础。

张衡还在天文学和天文历法领域做出了诸多探索和贡献，包括月食理论、历法制定和天文观测等方向，是古代天文学的杰出先行者。张衡还改进西汉耿寿昌的设计，制造了浑天仪，而西方类似能自动旋转的浑天仪在16世纪才出现。

张衡发明的浑天仪以铜铸造，是空心球体，直径约五尺，上画二十八宿、中外星官及黄道、赤道；天球半露在地平圈上，半隐在地平圈下，天轴则支架在子午圈上，天球可绕天轴自行转动，与实际天球运动相一致，可预报天体运动情况。