汉光武帝、汉明帝、汉章帝在位的时候，东汉非常兴盛。和帝、安帝、顺帝登基以后，都由外戚掌握国家大权。掌权的外戚只为自己打算，东汉王朝渐渐衰落。
在汉和帝统治时期，出现了一位著名的科学家——张衡。张衡在十七岁的时候，离开家乡南阳，到长安、洛阳去求学。张衡学习时非常用功，他对别人说：“一个人不应担心宫位不高，而应担心品德不高尚;不应为钱财少而害羞，而应为知识少而害羞。”
后来，汉安帝听说张衡的学识很高，就让他到朝廷中担任郎中，过了一段时间，张衡又担任了太史令，专门为皇家观察天文。
汉顺帝即位以后，封张衡为侍中。不久，宦宫为发争夺权力，将张衡排挤出京城，担任汉间相。张衡觉得从政没有意思，就上奏章辞去宫职，可是，汉顺帝却调他人京，封为尚书。张衡在尚书任上干了不到一年，就得病逝世了，活了62岁。
张衡在天文学方面，坚持“浑天说”。这种说法认为：天如同鸡蛋，地好比鸡蛋中间的蛋黄，位于天的中间。天的里外都有水，天地都乘着空气进行运动。张衡根据“浑天说”，创制了一个测量天文的仪器，起名叫“浑天仪”。浑天仪是利用水的力量使自身旋转的，人们通过这个仪器，可以仔细观察日月星辰的升降。
张衡制造地动仪
但张衡最大的成就还是对于地震的测量。他身为太史令，长期观测日、月的运行，因此掌握了很多关于天地的知识，对地震有了新的认识。
他告诉人们，地动(地震)是大自然中一种正常的现象，与人事并不相干，而且地震可以预测。
那时候，中国的地震发生率非常高。从公元92年N125年，30年间居然出现了26次大地震。张衡对地震非常关心，对反映地震情况的资料进行了长时期的研究，希望能够预测地震，让老百姓少受损失。
公元132年(汉顺帝统治时期)，张衡发明了一台测量地震的仪器——地动仪，这是世界上第一台测定地震和方位的仪器。
地动仪使用的材料是精铜，直径八尺，跟大酒坛非常相似。仪器顶上有个突起的盖子，能够打开。周围刻着山龟鸟兽的花纹，作为一种装饰。
仪器内部是一根直立的、上粗下细的柱子，柱子与八道机关紧紧相连。
这八道机关所连接的，是仪器外面头朝下的八条龙。八个龙头分别对准着东、南、西、北、东北、西北、东南、西南八个方向。每条龙的嘴里都衔着一个铜珠，八条龙的底下，蹲着八个铜铸的蛤蟆。这些蛤蟆都张开大嘴，对着龙头。
如果哪个方向出现了地震，朝着那个方向的龙就会把嘴张开，吐出铜珠。铜珠落到蛤蟆的嘴里，发出声响，向管理宫员发出地震警报，然后管理宫员再向上级报告。
开始的时候，大家都不相信地动仪会准确地观测地震。公元138年2月的一天，地动仪对准西方的龙突然张开嘴巴，吐出了铜珠。这说明长安西面发生了地震。过了几天，有人骑着快马向顺帝报告地震情况。原来，洛阳西面的陇西、金城一带出现了大地震，还伴随着山体崩塌。从此，人们都对张衡心悦诚服了。
张衡不但喜欢研究天文学、地震学，对文学也有浓厚的兴趣。他曾经写过两篇赋，一篇是《西京赋》，一篇是《东京赋》。他笔下的西京就是长安，东京就是洛阳。张衡的这两篇赋，写尽了两京的繁华，并讽刺了贵族们不顾百姓死活、过分奢侈的生活。张衡的作品非常精彩，是东汉辞赋的标志性成果。
张衡进行科学研究时一丝不苟，写起辞赋来也很严谨。他是经过长时间的准备，对所写内容考虑成熟后才动笔。文章写成后，他又进行多次修改。所以《两京赋》的写作，竟然用去了十年的光阴。