繼之，他著成世界天文史上的不朽名作《靈憲》，就天地生成、宇宙演化、天地結構、日月星辰運行諸多重大課題給予了極為科學的指明。
然後，他撰成數學專著《算罔論》。此書至唐時就已失傳，從《九章算術·少廣》章的劉徽注文中可以得知，張衡對球外切立方體積和內接立方體積，進行過專門的研究，而且給圓周率值定為10的開方。
公元一三二年，他製造出世界上第一架觀測地震的儀器——候風地動儀。
《後漢書》對此有詳細記載：“以精銅鑄成，員徑八尺，合蓋隆起，形似酒尊，飾以篆文山龜鳥獸之形。中有都柱，傍行八道，施關發機。外有八龍，首銜銅丸，下有蟾蜍，張口承之。其牙機巧製，皆隱在尊中，覆蓋周密無際。如有地動，尊則振龍，機發吐丸，而蟾蜍銜之。振聲激揚，伺者因此覺知。雖一龍發機，而七首不動，尋其方麵，乃知震之所在。驗之以事，合契若神。自書典所記，未之有也。嚐一龍機發而地不覺動，京師學者鹹怪其無征。後數日驛至，果地震隴西，於是皆服其妙。自此以後，乃令史官記地動所從方起。”
上曉天文，下知地理，綜攬群學，巧手天工，真是洋洋大哉！郭沫若歎為：“如此全麵發展之人物，在世界史中亦所罕見。萬祀千齡，令人景仰。”
好友崔瑗在其墓誌銘中讚張衡道：“數術窮天地，製作侔造化。”
六。
如同“位不過侍郎，擢才給事黃門……默然獨守吾《太玄》”的揚雄寫下《解嘲》自明其誌，能讓木雕自飛、三輪獨轉，卻不能使自己飛黃騰達的張衡也寫下《應閑》，向世人剖白己心。
他在其中寫道，盈欲虧誌，是君子的羞恥。“君子不患位之不尊，而患德之不崇；不恥祿之不夥，而恥智之不博。”高官厚祿，求之無益，所以“智者麵而不思”。
他分析得很透，仕途不顯，蟄伏下層，有“捷徑邪至，我不忍以投步；幹進苟容，我不忍以歙肩”的自我心理原因，更是來自於“夫玄龍，迎夏則陵雲而奮鱗，樂時也；涉冬則淈泥而潛蟠，避害也”的危樓不住、危世不顯的清醒判斷。
所以，“姑亦奉順敦篤，守以忠信，得之不休，不獲不吝。不見是而不惽，居下位而不憂，允上德之常服焉”。那麼，那些看到我的木雕能夠獨飛，卻憐憫我垂翅故棲，在冷板凳上遲遲不得升遷的人，我則要“悲爾先笑而後號也！”
這是一篇傳統文人自表心誌的個人感懷，也是一則純粹儒家的真實生命宣言。其中所表達的，正是孔子所倡的，道不修責任在我，道不行問題卻是在外部世界；也正是孟子所言的，天下渾濁，吾獨養我心中浩然之氣；同時，也是揚雄所講的，博學深謀，修身端行，以俟其時之處。
《易》說“潛龍勿用”，等待的就是飛龍在天。這個時機說來就來了。
公元一三三年，朝廷詔舉敦樸之士。經岑起舉薦，馬融從窩了十年之久的東觀走了出來。經左雄舉薦，張衡從待了十四年之久的太史令椅子上終於起立，拜議郎，遷為侍中。也就在這年，未來的一代儒家大師蔡邕剛剛出生，他用嘹亮的啼哭，向兩位先輩大師送去了獨自的問候。
身為侍中，有著近水樓台的得月之便，能經常近距離與皇帝對話。這是個非常重要的平台。
借助這個平台，張衡開始對讖緯學進行全麵清算。
他在寫給漢順帝的《請禁絕圖讖書》中，筆鋒淩厲、態度鮮明地陳述了圖讖虛妄無稽、顧此失彼、自相矛盾之處。最後他指出：“此皆欺世罔俗，以昧勢位，情偽較然，莫之糾禁。且律曆、卦候、九宮、風角，數有征效，世莫肯學，而競稱不占之書。譬猶畫工，惡圖犬馬而好作鬼魅，誠以實事難形，而虛偽不窮也。宜收藏圖讖，一禁絕之，則朱紫無所眩，典籍無瑕玷矣。”
張衡對讖緯的清算，較之桓譚、揚雄等前輩顯得更為有力。其中，最重要的原因就是張衡能以自然科學家的身份，用自己在自然科學方麵所取得的顯著成就，以鐵的事實，戳穿讖緯之學本身的謬誤之質。
他這樣做的目的隻有一個，摧毀“光武善讖，及顯宗、肅宗因祖述焉。自中興之後，儒者爭學圖緯，兼複附以妖言”長期以來彌漫在學界的歪風，洗刷漢代儒學附著在經典裏的虛假不實成分，還儒家以真實原貌，讓儒學合聖王之義。
如此便可清楚，無論他著《靈憲》，製渾天儀，推演天地生成、球體運轉，還是撰《算罔論》，解釋月食形成的原因，製造候風地動儀……在這些貌似純粹屬於自然科學範疇的發明和著述背後，是他疾刺虛妄、還原儒家精神的真正用心。
他用這些成果強調並證明，讖緯神學純粹是牽強附會的妖言，人副天數的符瑞災異之論，不僅不合乎自然界的基本規律，而且還恰恰與之相悖，根本無法作為指導政治決策的依據。
比如，他的地動儀“嚐一龍機發而地不覺動，京師學者鹹怪其無征”，但等到“後數日驛至，果地震隴西，於是皆服其妙”。這就用鐵的事實從根本上改變了人們先前“地震是上天的一種警告，而在警告之前民間應該有征兆”的觀點。張衡用自己的自然科學實證手段，告訴人們那隻是一種自然現象，所以，“自此以後，乃令史官記地動所從方起”，徹底改變了人們對地震的認識，對災異天譴論予以了釜底抽薪。
在他迎風飄揚的科學家青衫之下，可以看到他儒家為宗的真實身份。
七。
作為儒家，他時刻以改革時弊、加強禮製、剔除奸佞、鞏固王權為自己的大任。
公元一三四年，他以曆史學家的身份，上疏請專事東觀，收檢遺文；並上《表求合正三史》條奏司馬遷、班固所敘與典籍不合者十餘事，但不為接納。
鑒於宦官當政，王權旁落，張衡不顧忤逆宦官集團，站在以道事君的儒家立場，進而向漢順帝指出：“威不可分，德不可共。《洪範》曰：‘臣有作威作福玉食，害於而家，凶於而國。’”要他警惕宦官為禍。而就在這封上書墨跡尚未幹透之時，昏庸的漢順帝卻又下詔，讓宦官浮陽侯孫程的養子繼承爵位和封地，使宦官不但可以封侯，而且還獲得了世襲特權。
我本將心向明月，奈何明月照溝渠！
孔子說：“可與言而不與之言，失人；不可與言而與之言，失言。知者不失人，亦不失言。”那還再嘮叨什麼呢？
為了語言不再忙亂走失，他自覺閉上了嘴巴。乃至後來，漢順帝把他叫在內宮，“引在帷幄，諷議左右。嚐問衡天下所疾惡者。宦官懼其毀己，皆共目之，衡乃詭對而出”。
而閹豎們也恐終為其患，遂共讒之。
在上位者不聽己言，身旁惡狼環伺，獠牙相向，這不能不讓他為之愁苦萬端。
如同行吟於大澤的屈原仰頭問天，抑鬱難抒中，張衡寫下了惆悵而寂寥的《思玄賦》：“行陂僻而獲誌兮，循法度而離殃。惟天地之無窮兮，何遭遇之無常！不抑操而苟容兮，譬臨河而無航……苟中情之端直兮，莫吾知而不恧。墨無為以凝誌兮，與仁義乎逍遙。不出戶而知天下兮，何必曆遠以劬勞？”
在這一唱三歎之中，他產生了“顧金天而歎息兮，吾欲往乎西嬉”的出逃之念。
公元一三六年，他終於從政治環境極為險惡的洛陽突圍，出任河間相。但這裏也不是他心中向往的可以“西嬉”的天堂：“時國王驕奢，不遵典憲；又多豪右，共為不軌。衡下車，治威嚴，整法度，陰知奸黨名姓，一時收禽，上下肅然，稱為政理。視事三年，上書乞骸骨，征拜尚書。”
就是在河間，麵對朝政日壞、天下凋敝的張衡，深感自己雖有濟世之誌，希望能以其才能報效君主，卻又憂懼群小用讒，因而鬱鬱不暢，遂作《四愁詩》以宣情懷：“我所思兮在太山，欲往從之梁父艱。側身東望涕沾翰。美人贈我金錯刀，何以報之英瓊瑤。路遠莫致倚逍遙，何為懷憂心煩勞？”
我所思兮在太山，欲往從之梁父艱。我所思兮在桂林，欲往從之湘水深。我所思兮在漢陽，欲往從之隴阪長。我所思兮在雁門，欲往從之雪雰雰……通向善良與美好的路統統堵塞，那麼，剩下的隻有遙望遠方，落涕沾巾，惆悵彷徨。
由於深感閹豎當道，朝政日非，豪強肆虐，綱紀全失，俟河清乎未期，無明略以佐時，他對現實徹底絕望，最終，決定以歸隱田園的傲岸身影，來與黑暗政治訣別。公元一三八年，他於河間相任上向漢順帝上書乞骸骨。
寫於此時的《歸田賦》充分袒露了他的心跡：“遊都邑以永久，無明略以佐時；徒臨川以羨魚，俟河清乎未期。感蔡子之慷慨，從唐生以決疑。諒天道之微昧，追漁父以同嬉；超埃塵以遐逝，與世事乎長辭。”
全賦短小明麗，平實精練，一洗此前漢賦閎侈鋪張、堆砌浮詞、虛言濫誇的舊弊，開創了靈巧自如小賦的嶄新時代。正是沿著張衡開辟的這條道路，將走來曹操、陶淵明、嵇康等一大批借景言誌、詠物抒情的詞賦聖手。
公元一三九年，張衡與世長辭。
他終於離開了這個讓他極為厭煩的肮髒世界，步入《歸田賦》中他所向往的那個“時和氣清，原隰鬱茂，百草滋榮，王雎鼓翼，鶬鶊哀鳴，交頸頡頏，關關嚶嚶，於焉逍遙，聊以娛情”的清新世界。
從此，他超埃塵以遐逝。
從此，他與世事乎長辭。