漢和帝十二年(100)，張衡為了生計，成為南陽府主簿，掌管文書。這期間，他用了10年的時間，寫出了五六千字的文學作品，即《西京賦》和《東京賦》，用優美的文字描述了兩個首都的社會風貌，用直白的文字諷刺了時局，將漢賦推向了又壹個高峰。
漢安帝元二年(115)，張衡被任命為太史令，主持觀測天文氣象，掌管歷法等事，為他的研究提供了便利條件。經過多年的實際觀察和潛心研究，我終於寫出了不朽的著作《世界天文學史》、《靈憲與渾天儀圖鑒》。它打破了“天是圓的，地是圓的”的理論，提出了“渾天”的思想，從哲學的角度闡述了天地的形成和結構，日月星辰的本質和運動，還對日食和月食作出了科學的解釋。元朝四年(117)，張衡四十歲。他把他的理論應用於實踐，制成了世界上第壹個能精確測量天象的星盤。
張衡的另壹項不朽發明是地動儀。漢永和三年(138)，張衡的地動儀準確監測到千裏之外的甘肅東南部發生了地震。同年，張衡上書皇帝辭職回國。但是回國後的第二年，這位傑出的科學家就去世了。62歲的時候。
此外，張衡還計算出圓周率為3.1622；他在地理上也很有成就，他的地圖流傳了幾百年；他的《二井賦》被譽為“長編之極軌”；他的《溫泉賦》、《歸天賦》、《四愁詩》也是傳世佳作。總之，張衡的壹生可以用“千年崇拜，令人敬佩”來形容。