漢章帝在位的時期，東漢的政治比較穩定。到漢章帝一死，繼承皇位的漢和帝才十歲，竇太后臨朝執政，讓他的哥哥竇憲掌握了朝政大權，東漢王朝就開始走下坡路了。
在這個時期，出了一位著名的科學家張衡。
張衡是南陽人。十七歲那年，他離開家鄉，先後到了長安和洛陽，在太學裡用功讀書。當時洛陽和長安都是很繁華的城市，城裡的王公貴族過的是驕奢淫逸的生活。張衡對這些都看不慣。他寫了兩篇文學作品《西京賦》和《東京賦》（西京就是長安，東京就是洛陽），諷刺這種現象。據說他為了寫這兩篇作品，經過深思熟慮，反覆修改，前後一共花了十年工夫，可見他研究學問的精神是很認真嚴肅的。
但是張衡的特長還不是文學，他特別愛好數學和天文研究。朝廷聽說張衡是個有學問的人，召他到京裡做官，先是在宮裡做郎中，後來，擔任了太史令，叫他負責觀察天文。這個工作正好符合他研究的興趣。
經過他的觀察研究，他斷定地球是圓的，月亮是借太陽的照射才反射出光來。他還認為天好像雞蛋殼，包在地的外面；地好像雞蛋黃，在天的中間。這種學說雖然不完全精確，但在一千八百多年以前，能說出這種科學的見解來，不能不使後來的天文學家欽佩。
不光是這樣，張衡還用銅製造了一種測量天文的儀器，叫做「渾天儀」。上面刻著日月星辰等天文的現象。他設法利用水力來轉動這種儀器。據說什麼星從東方升起來，什麼星向西方落下去，都能在渾天儀上看得清清楚楚。
那個時期，經常發生地震。有時候一年一次，也有一年兩次。發生了一次大地震，就影響到好幾十個郡，城牆、房屋發生倒坍，還死傷了許多人畜。
當時的封建帝王和一般人都把地震看作是不吉利的徵兆，有的還趁機宣傳迷信、欺騙人民。
但是，張衡卻不信神，不信邪，他對記錄下來的地震現象經過細心的考察和試驗，發明了一個測報地震的儀器，叫做「地動儀」。
地動儀是用青銅製造的，形狀有點像一個酒罈，四圍刻鑄著八條龍，龍頭向八個方向伸著。每條龍的嘴裡含了一顆小銅球：龍頭下面，蹲了一個銅製的蛤蟆，對準龍嘴張著嘴。哪個方向發生了地震，朝著那個方向的龍嘴就會自動張開來，把銅球吐出。銅球掉在蛤蟆的嘴裡，發出響亮的聲音，就給人發出地震的警報。
公元１３８年２月的一天，張衡的地動儀正對西方的龍嘴突然張開來，吐出了銅球。按照張衡的設計，這就是報告西部發生了地震。
可是，那一天洛陽一點也沒有地震的跡象，也沒有聽說附近有哪兒發生了地震。因此，大夥兒議論紛紛，都說張衡的地動儀是騙人的玩意兒，甚至有人說他有意造謠生事。
過了幾天，有人騎著快馬來向朝廷報告，離洛陽一千多里的金城、隴西一帶發生了大地震，連山都有崩塌下來的。大夥兒這才信服。
可是在那個時候，朝廷掌權的全是宦官或是外戚，像張衡這樣有才能的人不但不被重用，反而被打擊排擠。張衡做侍中的時候，因為與皇帝接近，宦官怕張衡在皇帝面前揭他們的短，就在皇帝面前講張衡很多壞話。他被調出了京城，到河間去當國相。
張衡在他六十一歲那年病死。他在我國科學史上留下了光輝的業績。