张衡从前曾游学三辅，进入太学学习，并谢绝孝廉辟命、公府征召。期间一度为南阳郡主簿，后辞官居家。直到永初五年（111）应邓太后征诏而入京，历任郎中、太史令、侍中、河间国相等职。晚年因病入朝任尚书，于永和四年（139）逝世，享年六十二岁。
张衡精通天文历算，创制出了天下上最早的浑天仪和地动仪等九项发明创造和两项科研成果，精确阐明了月食的成因；提出“宇之表无极，宙之端无穷”的不雅观点，是东汉中期浑天说的代表人物之一，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”。原有文集，久佚。明人张溥编有《张河间集》。今人辑有《张衡诗文集校注》。
【歌】
衡作东巡诰。系此。
皇皇者凤，通玄知时。
萃于山趾，与帝邀期。
吉事有祥，惟汉之祺。
【歌】
衡为太史令。尝忧及难。作思玄赋。系此。
天地烟煴，百卉含花。
鸣鹤交颈，雎鸠相和。
处子怀春，精魂回移。
如何淑明，忘我实多。
【怨诗】
文心雕龙曰：张衡怨篇。清曲可诵。
猗猗秋兰，植彼中阿。
有馥其芳，有黄其葩。
虽曰幽深，厥美弥嘉。
之子之远，我劳如何。
我闻其声，载坐载起。
同心离居，绝我中肠。
【歌】
浩浩阳春发，杨柳何依依。
百鸟自南归，翱翔萃我枝。
【叹】
衡作定情赋。系此。
大火流兮草虫鸣。繁霜降兮草木零。
秋为期兮时已征。思美人兮悉民屏营。
【同声歌】
乐府解题曰：同声歌。张衡所作也。言归人自谓幸得充闺房。愿勉供妇职。不离君子。思为莞簟。不才以蔽匡床衾裯。在上以护霜露。绸缪枕席。没齿不忘焉。以喻臣子之事君也。
重逢承际会，得充君后房。
情好新交卸，恐栗若探汤。
鄙人勉自竭，贱妾职所当。
绸缪主中阁，奉礼助烝尝。
思为苑蒻席，不才蔽匡床。
愿为罗衾帱，在上卫风霜。
洒扫清枕席，鞮芬以狄喷鼻香。
重户结金扃，高下华灯光。
衣解巾粉御，列图陈枕张。
素女为我师，仪态盈万方。
众夫所希见，天老教轩皇。
乐莫斯夜乐，没齿焉可忘。
【四愁诗】
张衡不乐久处机密。阳嘉中。出为河间相。时国王骄奢。不遵法度。又多豪右并兼之家。衡下车。治威严。能内察属县。奸猾行巧劫。皆密有名。下吏收捕。尽服擒。诸豪侠游客。悉惶惧逃出境。郡中大治。争讼息。狱无系囚。时天下渐弊。郁郁不得志。为四愁诗。效屈原以美人为君子。以珍宝为仁义。以水深雪雰为小人。思以道术为报。贻于时君。而惧谗邪不得以通。其辞曰：
一思曰：我所思兮在太山。
欲往从之梁父艰。侧身东望涕沾翰。
美人赠我金错刀。何以报之英琼瑶。
路远莫致倚逍遥。作甚怀忧心烦劳。
二思曰：我所思兮在桂林。
欲往从之湘水深。侧身南望涕沾襟。
美人赠我金琅玕。何以报之双玉盘。
路远莫致倚惆怅。作甚怀忧心烦伤。
三思曰：我所思兮在汉阳。
欲往从之陇阪长。侧身西望涕沾裳。
美人赠我貂襜褕。何以报之明月珠。
路远莫致倚踟蹰。作甚怀忧心烦纡。
四思曰：我所思兮在雁门。
欲往从之雪雰雰。侧身北望涕沾巾。
美人赠我锦绣段。何以报之青玉案。
路远莫致倚增叹。作甚怀忧心烦惋。
注：图片为石涛的画作
