张衡是东汉中期浑天说的代表人物之一；他指出月球本身并不发光，月光其实是日光的反射；他还正确地解释了月食的成因，并且认识到宇宙的无限性和行星运动的快慢与距离地球远近的关系。
张衡观测记录了两千五百颗恒星，创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水转浑天仪，第一架测试地震的仪器??候风地动仪，还制造出了指南车、自动记里鼓车、飞行数里的木鸟等等。
张衡共著有科学、哲学、和文学著作三十二篇，其中天文著作有《灵宪》和《灵宪图》等。
为了纪念张衡的功绩，人们将月球背面的一个环形山命名为“张衡环形山”，将小行星1802命名为“张衡小行星”。
20世纪中国著名文学家、历史学家郭沫若对张衡的评价是：“如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见，万祀千龄，令人景仰。”
后世称张衡为木圣（科圣）。
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