张衡年幼时，家境清苦，经历了许多磨炼。张衡“天资睿哲，敏而好学”，少年时就能写得一手好文章。17岁时游学三辅，随后又东入京城洛阳，就教于太学，拜经学大师贾逵为师，“遂通五经，贯六艺”，儒家经世济时的思想成了他立身处世的指导思想。但这时政归外戚，权任宦官，朝政日趋腐败，因此“举孝廉不行，连辟公府不就”。正好此时鲍德出任南阳太守，鲍德“修志节，有名称”，又颇重儒术，所以当鲍德邀请张衡出任主簿时，他欣然应承。由于两人志趣相投，合作多欢，张衡一任9年，直至鲍德被诏拜大司农才离去。
张衡早年的兴趣在文学方面。他从23岁开始，以自己出外游学的见闻为素材，模仿班固的《两都赋》，花了10年时间，创作出着名的《二京赋》。“时天下承平日久，自王侯以下，莫不踰侈”，张衡着《二京赋》
的目的，主要还是为了“讽谏”。在赋中，他谴责和揭露了统治者的荒淫无耻、穷奢极欲，对人民表达了某种程度的同情。过去的大赋虽然也讲讽谏，但往往是劝百讽一，欲讽反谀。《二京赋》的讽谏是切直无掩的，如赋中写道：“今公子苟好剿民以愉乐，忘民怨之为仇也；好殚物以穷宠，忽下叛而生忧也。夫水所以载舟，亦所以覆舟。”用以警告统治者不要穷奢极欲，残害百姓，否则将要激起百姓的反抗，这表现出张衡具有进步意义的政治主张。由于《二京赋》文辞华丽，感情充沛，被前人评论为集汉赋之大成，是“汉赋之极轨”。当然奠定张衡在文学史上地位的还有那篇开抒情小赋先河的《归田赋》，以及被誉为七言之祖的《思玄赋》后的系辞。
张衡最大的科学贡献，是在天文学方面。安帝永初五年（ 111年），34岁的张衡又一次被地方官推荐，来到京城洛阳，被任命为郎中。这期间，他精读扬雄的《太玄经》，并写下了《太玄经注解》，绘制了《太玄图》。《太玄经》既是一本哲学着作，也涉及天文、历数的知识。元初二年（115年），张衡升任太史令。太史令的职责主要是掌管政府的档案、文书，并主管“天时、星、历”，为朝廷的祭祀盛典等选择“良辰吉日”
和记录各地发生的灾异、祥瑞等工作。张衡本“善机巧，尤致思于天文、阴阳、历算”，因此，对这项工作很感兴趣。他担任太史令，先后长达14年之久。在这一工作上，张衡更加深入、广泛地研究了天文和历算，对科学事业作出了不朽的贡献。
张衡在天文学方面的成就之一是他撰写了世界天文学史上的不朽理论名着《灵宪》，从哲学概括的理论高度，阐述了天地的生成、结构、日月星辰的本质和运动。如说“月光生于日之所照，魄生于日之所蔽，当日则光盈，就日则光尽”，说明月亮发光是太阳照射的结果，月亮对照太阳则成满月，背着太阳则月亮就隐而不见。张衡第一次解释了月食形成的原因，认为月食是由于月球进入地影而未能受到日光反照形成的。
他还记述了恒星的数字，“常明者百有二十四，可名者三百二十，为星二千五百”，并绘制有关星体位置的《灵宪图》。这是我国最早的一张星体分布图。张衡所着《灵宪》进一步发展了我国古代天文学理论。
关于宇宙天体结构，据蔡邕说东汉时曾有三个学说，即盖天说、浑天说和宣天说。盖天说是从古代“天圆地方”说发展而来的。此说认为天是圆的，地是方的，地为天所覆盖。天体在地面以上运动，日月星辰附着于天盖之上，随天转动。浑天说认为，天地是浑为一体的，天像一个蛋壳，地像蛋黄，居于其中，日月星辰都在蛋壳上不断地转动。宣天说则认为， 天没有一定的形状，日月星辰悬浮于天空之中。张衡通过观察天象，认为浑天说比较符合实际。他认为“天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居于内，天大而地小；天表里有水，天之包地，犹壳之裹黄，天地各乘气而立，载水而浮”。元初四年（117年），张衡根据浑天说，并参考西汉天文学家落下闳、耿寿昌等人创造的浑天仪，用精铜制成演示天象用的浑天仪。
据记载，浑天仪是一个可以转动的空心球体。球体内有根铁轴贯穿球心，球体可以绕铁轴转动。铁轴和球面的两个交点，代表北极和南极。球面刻有二十八宿及其他星辰。球外套有几个圆圈，为地平圈、子午圈、黄道圈和赤道圈。黄道和赤道的交角为二十四度，上刻有二十四节气，从冬至点起，分为三百六十五又四分之一度。同时，又利用滴漏推动仪器转动，使天文现象在仪器上表现出来。浑天仪制成后，张衡写了《浑天仪图注》和《漏水转浑天仪注》，说明它的原理和使用。
《晋书·天文志》对张衡的浑天仪的演示效果曾有生动的说明：“张平子既作铜浑天仪于密室中以漏水转之，令伺之者闭户而倡之。其伺之者，以告灵台之观天者，曰：‘某星始见，某星已中，某星已没。’皆如合符也。”这就是说，由于这些天文现象的出没，与天体运转的情况十分相似，因此，人们只要在屋中观察浑天仪的转动，便能对天体运动一目了然。
张衡研制的浑天仪后来失落了，但是由于他留有《浑天仪图注》一书，因此，后来科学工作者根据书中叙述的原理，把浑天仪复制出来。复制的浑天仪现存北京中国历史博物馆。
据《后汉书·五行志》记载，从和帝永元四年（92年）到安帝延光四年（125年）这30年间，我国连年发生地震，尤以元初六年（119年）洛阳一带连续两次发生的大地震危害最大，房屋倒塌，人畜死亡，波及数十个 郡县。有人把地震这一自然灾害说成是天意，妄图为谶纬迷信制造根据。
为了掌握自然规律和破除迷信，张衡对此精心研究，于阳嘉元年（132年）设计制造了世界上第一台能记录地震、掌握地震情报的地动仪。这年张衡55岁。
《后汉书·张衡传》有地动仪形状、构造的记述：“以精铜铸成，圆径八尺，合盖隆起，形似酒樽，饰以篆文山龟鸟兽之形。中有都柱，傍行八道，施关发机。外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之，其牙机巧制，皆隐在樽中，覆盖周密无际。如有地动，樽则振龙，机发吐丸，而蟾蜍衔之。振声激扬，伺者因此觉知。虽一龙发机，而七首不动，寻其方面，乃知震之所在。”
阳嘉二年（133年）四月、阳嘉四年（135年）十二月、永和二年（137年）四月、永和三年（138年）二月，京都连续发生地震，地动仪均准确无误测到。永和三年的一天，朝西北方向的龙吐出铜球，可是在洛阳，谁也没感到“地动”。人们纷纷议论地动仪失灵。没几天该地派人到洛阳报告：陇西（今甘肃东南）几天前发生了地震。经查对时间，正是地动仪上西北方的龙头吐球的那个时辰。于是人们“皆服其妙”。今日文物考古、科学史专家曾对张衡地动仪做过复原和研究，认为它与现代地震仪器设计原理基本相同，比欧洲早了1700多年！
张衡不仅是我国古代一位杰出的科学家，而且在世界科学史上也占据着重要的地位。他在文学、天文学、地震学、机械制造学等方面都取得了前无古人的重大成就。为了纪念张衡在科技方面的卓越贡献，国际天文学界把月球背面的一座环形山命名为“张衡环形山”。
张仲景着《伤寒杂病论》
有人把汉代比作中医史上的罗马时期，主要是由于产生了两个“医圣”、三大医典。北方青、徐（今山东、江苏）一带的神医华佗，以外科术着称。在南方荆襄（今湖北）一带活动，能与之颉颃的人物就是张仲景，其所着《伤寒杂病论》是内科学的重要着作，也是三大医典之一（另两部是《黄帝内经》和《神农本草》）。宋代名医许叔微曾说：“不读仲景书，犹如儒不知有孔子六经也。”医学之有张仲景，犹如儒学之有孔仲尼，所以人称“医圣”。遗憾的是，他虽有着作传世，也像大多数古代科技人物一样，史书中并没有为他立传，因而他的事迹大都泯灭无闻。
张仲景（147或150～219年），名机，东汉时南阳郡涅阳（今河南南阳市）人。他家庭富裕，从小勤奋好学。当他从史书中看到扁鹊见蔡桓公的故事时，对扁鹊望气色便知疾病的技能，很是感动，因而对医学发生了兴趣，认为这是利人利己的事业，决心研习医术。还是童年时，他就拜家乡名医张伯祖为师。张伯祖见他对医学专心致志，就将自己的医学知识和医术，全部传授给他。在学习过程中张仲景已显示出在医道方面的卓越才能。《太平御览》引《何颙别传》说，何颙善识人才，以此天下闻名。何颙一见少年张仲景，便断言他“用思精密”，将来必为良医。晋代皇甫谧《甲乙经》序言和《太平广记》都曾记述他神话般的高超医术说：建安七子之一的王粲，17岁见到张仲景，张仲景就说王粲有病，应服“玉石 汤”，不然，病势浸成，30岁眉毛就会脱落（今称麻风病，此病潜伏期很长）。只是王粲少年成名，正是才气横溢，精力旺盛，不以张仲景的话为然。谁知30岁时，眉毛果然脱落。有人不信此记载，因为《魏书》只说他41岁因病（未言何病）死于征吴道上。
张仲景生活的时代是东汉末年，宦官、外戚专权，政治极其腐败，军阀割据，战乱连绵，加以瘟疫流行，灾难深重，人民幸免于兵祸的，又被瘟疫夺去生命。曹植对瘟疫流行的惨状有“家家有强尸之痛，室室有号泣之哀，或阖门而殪，或举族而丧者”之描写，瘟疫中主要的一种就是伤寒病。张仲景家族200余口，自建安以来10年内，死了2/3，其中7/10死于伤寒。人民疾苦与自身遭遇，促使他决意研究伤寒病。从此他“勤求古训”，“博采众方”，奔波于患者之间，以行医为终生事业。
张仲景不但医术高明，而且医风高尚，他把“疗君亲之疾”，“救贫贱之厄”作为行医目标，痛恨那些玩忽职守，视人命如儿戏的庸医。东汉末，寸关尺诊脉法已经流行。为了慎重，他主张不单诊寸、关、尺脉，他认为那种“按寸不及尺，握手不及足”（《伤寒论·自序》），就胡乱开方是难以治好病症的。故他独能不殚其烦，主张参行三部九候法。即把人体分为上、中、下三部；每部取天、地、人三个部位，共九个部位，名为“九候”；“九候”又分左右，合为十八诊，必诊遍这些部位才得确诊。
比起寸关尺诊脉法麻烦许多，却易把握病情。自东汉产生寸关尺诊脉法后，三部九候诊断渐已不行。
张仲景在一生临床实践中，总结出许多医学理论和治疗方法，《伤寒杂病论》16卷就是这种研究和实践的产物。他看到《内经·素问》中说：
