张衡（公元78年—139年），字平子，南阳西鄂（今河南南阳石桥镇）人，东汉杰出的科学家、文学家、政治家。他制造出浑天仪、候风地动仪等天文仪器，着作《灵宪》《算罔论》，奠定了古代天文数学基础；创作《二京赋》《归田赋》等名篇，位列“汉赋四大家”之一。
公元78年，张衡出生在南阳的一个官宦世家。到了张衡出生以后，家道已经中落了。
十五岁那年，张衡离开家乡外出游学。经过刻苦学习，张衡通晓五经六艺。在洛阳期间，他结识了经学家马融、政论家王符、书法家崔瑗等人，常常和他们探讨学问，学识越来越深厚。
公元100年，南阳太守鲍德听说张衡的才名，又因为是同乡，便邀请他担任南阳主簿，负责文书工作。张衡欣然应允，协助鲍德推行农桑、兴办教育，把地方治理得井井有条。
当时东汉的王侯贵族生活奢侈无度，张衡看了十分痛心，就想效仿班固的《两都赋》，写文章来批判这种现象。他花费十年时间，反复修改，终于完成了《二京赋》。
在《西京赋》里，他对于统治阶级的奢侈无道进行了严厉的批评：“百姓实在无法忍受这样的苛政，天下人都怨恨这种残酷的剥削。耗费大量财力人力修建宫殿，模仿镐京，皇宫里高耸入云的楼阁，覆盖南山。赋税征收殆尽，民力消耗一空，然后又收取更多的赋税，用严酷的刑罚威慑百姓。”而《东京赋》则明确指出奢侈享乐的危害：“如今权贵子弟如果喜欢搜刮百姓来寻欢作乐，就会引起百姓的怨恨和叛乱，要知道，水既能让船航行，也能让船倾覆啊。”
《二京赋》传开后，轰动一时，人们都称赞它寓意深刻，连后来的祢衡、杨修都比不上。张衡也因此成为当时着名的辞赋家。
公元108年，鲍德升任大司农，调离南阳，张衡便辞去官职，回到家乡，专心钻研天文、历法和哲学，尤其深入研究了扬雄的《太玄经》。他曾对崔瑗说：“我读了《太玄经》，才知道扬雄对天地大道的研究如此精深，这部书可以和五经相媲美，能让人深入理解阴阳变化的道理，是汉朝建立两百年以来的重要着作。”
公元111年，汉安帝听说张衡擅长天文历法等学问，便下令公车署专门征召他入京，任命他为郎中，后来又升任尚书侍郎。
公元115年，张衡调任太史令，负责掌管天文、历法、祭祀和记录灾异祥瑞等事务。这个职位正合他的心意，让他能全身心投入到对天地奥秘的探索中。
在太史令任上，张衡深入研究阴阳变化，精准掌握了天文仪器的原理，造出了浑天仪，还写下《灵宪》《算罔论》两部着作，把自己的研究成果详细记录下来。
《灵宪》是中国古代重要的天文着作，里面提出了“宇宙无限”的观点，还明确指出月亮本身不发光，月光是反射的太阳光，月亮圆缺是因为太阳照射的角度不同。他还在书中记录了两千五百颗恒星，这在世界范围内也是领先的。
公元117年，张衡用精铜铸造了浑天仪。这台仪器直径八尺，里外有三层，下面有底座固定，上面连接着北极星，通过水流提供动力，转动机械轮轴，仪器上的星辰出没轨迹和天空中的实际情况完全吻合。哪怕把它放在密室里，也能通过仪器刻度，准确知道某一时刻星辰的位置，堪称当时最先进的天文仪器。
公元121年，张衡调任公车司马令，负责掌管皇宫南门，处理官吏百姓的奏章、各地的贡品和朝廷的征召事务。虽然离开了太史令的职位，但他并没有停止天文研究，还积极参与历法改革，主张用“月行九道法”来推算每月初一的日期，也就是认为月亮除了绕地球运行，还会在黄道之外的其他轨道运行。
公元126年，张衡再次担任太史令。当时东汉频繁发生地震，从公元107年到125年的十八年间，就发生了二十二次大地震，常常出现地裂山崩、江河泛滥的情况，百姓流离失所，苦不堪言。
公元132年，张衡经过四年的潜心钻研，终于造出了候风地动仪。这台仪器用精铜铸成，直径八尺，盖子隆起，形状像个大酒樽，外面雕刻着篆文、山龟、鸟兽等图案，十分精美。仪器内部有一根粗大的中心柱，叫做“都柱”，周围延伸出八条通道，设置了机关。外面有八条龙，龙头分别对着八个方向，嘴里都衔着一颗铜丸，龙的正下方各有一只蟾蜍，张着嘴准备承接铜丸。仪器的机械装置都隐藏在樽里面，盖子盖得严严实实，没有一点缝隙。
如果发生地震，仪器就会震动，触发对应方位的龙的机关，龙嘴张开，铜丸就会掉落到蟾蜍嘴里，根据龙的方向，就能立刻知道地震发生的方位。
地动仪制成后，京城的学者们都不相信它能测出地震。公元134年十一月壬寅日，地动仪中对着陇西方向的龙突然吐出了铜丸，可当时洛阳城里的人根本没感觉到地震，学者们都嘲笑仪器失灵了。没想到几天后，驿站传来消息，陇西果然发生了大地震。这下大家都心服口服，纷纷称赞地动仪“验之以事，合契若神”。
公元133年，张衡升任侍中。当时宦官专权，朝政混乱，张衡多次直言劝谏汉顺帝：“从和帝时期开始，宦官就掌握了实权，后来邓太后临朝听政，权力又落到外戚手里，朝政越来越混乱，应该把权力收回来，清理身边的奸佞之人。”
针对当时盛行的图谶之学——也就是用预言、符兆来解释世事的迷信学说，张衡也上书严厉批评：“图谶都是虚假的，不是圣人的道理。刘向父子负责校对皇家藏书，整理各类典籍，从来没见过所谓的谶书。直到成帝、哀帝之后，这种东西才出现，都是别有用心之人用来蛊惑百姓的。”
这些谏言得罪了宦官集团，他们害怕张衡最终会威胁到自己的利益，就一起在皇帝面前说他的坏话。张衡深感官场凶险，就写了《思玄赋》来抒发自己的情怀，文中写道：“仰先哲之玄训兮，虽弥高而弗违。匪仁里其焉宅兮，匪义迹其焉追？潜服膺以永靓兮，绵日月而不衰。”字字句句都体现了他坚守本心的高尚品格。
公元136年，张衡在宦官的排挤下，被外调担任河间相。当时的河间王刘政骄奢放纵，不遵守法度，还和当地的豪强势力勾结，欺压百姓，地方上混乱不堪。
张衡到任后，立刻整顿风气，严明法度。他暗中调查，摸清了奸党豪强的姓名，然后一举将他们逮捕惩处。很快，河间地区就变得秩序井然，百姓都称赞他治理有方。
可看着朝廷一天天衰败，自己虽然有报国之心，却只能在地方上施展抱负，张衡心中十分郁闷，于是写下《归田赋》，表达了归隐田园的愿望。赋中描绘了这样的场景：
“于是仲春令月，时和气清；原隰郁茂，百草滋荣。王雎鼓翼，仓庚哀鸣；交颈颉颃，关关嘤嘤。于焉逍遥，聊以娱情。尔乃龙吟方泽，虎啸山丘。仰飞纤缴，俯钓长流。触矢而毙，贪饵吞钩。落云间之逸禽，悬渊沉之鲨鰡。……追渔父以同嬉，超尘埃以遐逝。与世事乎长辞，归耕乎周之宅。筑室兮场圃，白日兮闲暇。弹琴兮咏诗，聊以自娱。”
公元138年，张衡上书皇帝，请求退休还乡，可朝廷没有批准，反而把他调回京城，升任尚书，负责掌管朝廷的机要事务，传达皇帝的命令。
公元139年，张衡在尚书任上积劳成疾，不幸去世，享年六十二岁。临终前，他还牵挂着自己的学术研究，嘱咐弟子整理他的着作。他一生留下了三十多篇作品，包括《灵宪》《算罔论》《二京赋》《归田赋》等，涵盖了天文、数学、文学、政治等多个领域。
崔瑗在为他写的墓志铭中，称赞道：“河间相张君，天资睿哲，敏而好学，如川之逝，不舍昼夜。道德漫流，文章云浮。数术穷天地，制作侔造化。瑰辞丽说，奇技伟艺，磊落焕炳，与神合契。”《后汉书》的作者范晔也评价他：“张衡博物治闻，通达古今，其尤致思于天文、阴阳、历算。……推其围范两仪，天地无所蕴其灵；运情机物，有生不能参其智。”
为了纪念张衡在天文领域取得的巨大成就，1970年，联合国天文组织将月球背面的一座环形山命名为“张衡环形山”。
1977年，经国际天文学联合会（IAU）批准，由中国科学院紫金山天文台在1964年发现的第1802号小行星被正式命名为“张衡星”。这是第一颗以中国人名命名的小行星。此外，2003年，第9092号小行星被命名为“南阳星”，以纪念张衡及其故乡。