汉章帝去世后，他十岁的儿子即位，称和帝。汉和帝执政时期由窦太后临朝听政；从章帝到和帝，东汉政治比较稳定，也出了几位优秀人才。著名的科学家张衡就生活在这一时期。
张衡，是东汉南阳(今河南南阳县)人。他出生在一个没落的官僚家庭，天资聪颖，勤奋好学，精通《诗》、《书》、《礼》、《易》等儒家经典。十七岁那年，他离开家乡，先后到长安和洛阳游历，拜师访友，探访山川名胜古迹，察录各地风土人情。这些经历都为他日后的成就打下了坚实的基础。
张衡年轻时对文学创作很感兴趣，以才华横溢闻名于当时！他仿效班固的《两都赋》，写成了两篇文学作品——《西京赋》和《东京赋》(西京是指长安，东京就是洛阳)。他用这两篇赋讽刺洛阳和长安城里王公贵族过的骄奢淫逸的生活。据说他为了写这两篇赋，深思熟虑，反复修改，一共花了十年工夫。这两篇赋非常受人推崇，因此张衡在文学方面的成就很高，后人把他与司马相如、杨雄、班固并称为“汉赋四杰”。
但张衡最有成就的专长不是文学，而是天文历法。三十岁以后，张衡开始喜好数学和天文研究。他曾被任命为太史令，主管天文历法。
我国历来就有观测和记录天象的优良传统。当时的人已经对天体运动和宇宙的结构做了深入研究，形成了“盖天说”、“宣夜说”和“浑天说”三派。张衡就是浑天说的代表人物。他认为：太阳可以发光，月亮自身不会发光，月光是由日光照射而产生的。张衡的许多观点，被今天的科学技术证明是正确的。
根据浑天学说，张衡于公元117年创造了世界上第一架能比较准确地演示天象的浑天仪。浑天仪用铜制成，上面刻着日月星辰等天文现象。浑天仪制成后，京都的学者纷纷赶来观看。到了夜里，张衡让一部分人站在屋内，一部分人站在屋外，结果，屋里面的人通过仪器看到的同屋外的人看到的完全一样。
张衡更为著名的成就是发明并制造了地动仪。
张衡生活的时代，各地经常发生地震，由于不能事先预知地震，无法采取预防措施，总有许多人死于地震，经济损失也很大。
当时的封建帝王和一般人都把地震看作是不吉利的征兆，有的人还趁机宣传迷信、欺骗百姓。
但是，张衡却不信神，不信邪，他对这一现象做了深入研究。公元132年，张衡终于造出了世界上第一架测定地震方位的仪器——地动仪。
地动仪是用青铜制造的，呈长椭圆形。地动仪的外壁上刻着八条龙，龙头对着的方向各蹲着一个铜制的蛤蟆。龙的嘴里含着一颗小铜球，当某一个方向发生地震时，朝着那个方向的龙嘴就会自动张开，吐出铜球，铜球便会掉在蛤蟆的口中，发出声响，这样很快就可以知道地震的方位。
当时人们根本不相信地动仪真的会起作用。公元138年，地动仪西方龙嘴里的铜球突然掉在蛤蟆嘴里，而京城里的人毫无地震的感觉。人们就开始嘲笑地动仪是骗人的玩意儿。可是，刚过几天，陇西突然传来地震的消息，人们这才信服。张衡发明的地动仪是当时世界地震学上最辉煌的成就，欧洲直到1700年后才制造出类似的仪器。
张衡在我国古代科技、文化、思想史上都做出了杰出贡献，他在文学、天文历法，尤其是地震学方面的成就，一直受到后人的高度评价。