东汉南阳西鄂（今河南南阳北）人。字平子。少善属文，游学京师，通贯五经六艺。擅长天文、阴阳历算、机械制作。安帝时，特征拜郎中，再迁为太史令。他改进浑天仪，将齿轮与漏壶相连，观测星宿出没。发明候风地动仪，测定地震方位，为世界最早测候地震的机械装置。被誉为“制作侔造化”。著有《灵宪》、《算罔论》，阐释天体演化原理，力主浑天说，即认为天、地均为圆形，地居天之中，不停转动。因其在科技方面的突出贡献，联合国天文组织曾将太阳系中的1802号小行星命名为“张衡星”。亦善汉赋，《二京赋》、《思玄赋》为其代表作。顺帝时，官至尚书。