汉代文学家、科学家。字平子。南阳西鄂(今河南南阳县北)人。17岁时游学三辅，登临太华、终南山等名胜古迹，对关中地区的历史、政治、经济、文化、风土人情等作了细致的考察，为以后写作《二京赋》打下了基础。大约一年后，他从长安来到当时的京都洛阳，有机会结识了当时一些著名学者，因而“通五经，贯六艺”。但他虽然才高于世，却并无骄色，而且不慕名利。汉和帝永元年间，朝廷大臣几次召他为官，均被谢绝。直至永元十二年(100)，始任南阳主簿。后被征召入朝，拜郎中，两任太史令，并担任过侍中、河间相、尚书等职。

张衡勤敏好学，博识多能。在其述志之作《应闲》中，曾以“性德体道，笃信安仁，约己博艺，无坚不钻”自许。在担任太史令以前，他曾精研扬雄的《太玄经》，对哲学，尤对宇宙间的自然现象及其规律，如天文、地理、历法、数学、物理等，作了细密的研究。被汉安帝授与太史令后，更进一步精心钻研天文、历算等，著成《灵宪》、《浑天仪图注》等天文学著作。并先后发明制造了代表当时最高科学水平的浑天仪和地动仪。还曾上书反对统治者利用图谶“欺世罔俗，以昧势位”，写有《请禁绝图谶书》等。

张衡的文学作品主要是辞赋和诗。辞赋的代表作有《二京赋》、《南都赋》等。据《后汉书》张衡本传记载，永元年间，“天下承平日久，自王侯以下，莫不逾侈。衡乃拟班固《两都》，作《二京赋》，因以讽谏。精思傅会，十年乃成”。《二京赋》即《西京赋》、《东京赋》，比班固所作体制更为宏大，思想艺术上也显出某些特色，表现了他对当时社会危机的深刻忧虑。赋中还描述了许多以往同类作品中从未出现的民情风俗。如《西京赋》里对都市商贾、游侠、辩士的活动和杂技、角牴百戏的描写;《东京赋》里对“大雕”、“方相”的描绘等。某些记述是古代极为珍贵的艺术史料。此外，张衡还作有述志的《思玄赋》和《归田赋》，前者旨在说明“吉凶倚伏，幽微难明”，抒写了作者在宦官专权的黑暗统治下，忧谗惧祸的心情。后者是一篇抒情小赋，借想象中的归田之乐，抒发作者不得志时的愤懑感情，表达了作者对宦官、外戚交相把持朝政，社会现实日趋黑暗的不满和绝望，以及不同流合污的精神。此赋一扫汉大赋那种铺采摛文，堆砌辞藻的手法，于短小篇幅中抒发其归隐后恬淡安逸的心情，极富情韵，令人神往。语句清丽，且多使用骈偶语言，对魏晋抒情小赋的发展有一定影响。张衡的诗作今存《同声歌》、《四愁诗》等，以《四愁诗》成就最高。此诗作于张衡晚年，据旧序所说，张衡感于“天下渐敝”，“思以道术相报，贻于时君，而惧谗邪不得以通”，因而以比兴手法作了这首《四愁诗》。以情诗的形式寄托了作者政治怀抱不得施展的忧伤。作品意绪缠绵，感慨情深，极为动人，是文学史上较早的七言诗。

张衡著述颇丰，《后汉书》本传称其所著诗、赋、铭、七言、《灵宪》、《应闲》、《七辩》、《巡诰》、《悬图》凡32篇。《隋书·经籍志》有《张衡集》14卷，已佚。明人张溥辑有《张河间集》，收入《汉魏六朝百三名家集》中。