顺帝阳嘉元年，张衡制造“候风地动仪”，用精铜铸造而成，直径八尺，上面有一个隆起的盖子，形状像大酒樽，在地动仪的外表，镌刻有篆文、山龟、鸟兽。地动仪的中心，有一个中心柱，旁边设置八道机关，机关连接着发动装置。盖子上有八条龙，伏在盖子上，龙首口中衔着铜丸，每个龙首下面，有一只张开大口的蟾蜍蹲卧，时刻准备着承接铜丸。地动仪里的齿轮相互咬合，极其灵巧。整个“大酒樽”覆盖严密，没有缝隙。如果有地震，“大酒樽”里的机关，就会牵动龙首，吐出铜丸，铜蟾蜍在下面应声接住。铜丸与蟾蜍碰撞的声音，清脆悦耳，在大厅里回荡，研究地震的官员，就会及时察觉。一个龙首吐出铜丸，对应地震的方向，其他七个龙首不会受到影响。按照龙首吐出铜丸的方向，即可找出地震的方位。地动仪完成，检验地震，非常灵验，犹如鬼神相助。有历史记载以来，还从未有过这样的仪器。曾经有一次，一个龙首吐出铜丸，京师的人并未感觉到地震，学者认为这个地动仪不灵。又过了数日，有驿站快马来报，陇西发生地震。大家对张衡制造的地动仪，这才心悦诚服。从此以后，朝廷开始让史官记录地震的方位。

当时，朝中政事受损，朝政转移至大臣，张衡上疏：“臣看到，陛下圣明，遇事通达，奉天承运，继承大统。此前，陛下遭逢困厄，犹如蟠龙卧于泥沼。而今，陛下腾云驾雾，居于尊位，这正是：将要隆升大位，必先要经受一番挫折。陛下亲身经历磨难，才会了解下情；亲身经历磨难，才能辨别是非。陛下掌握万机，不受邪佞蛊惑，处理政事无所不当，政绩卓著，获得福佑，有神灵相助，有百姓赞誉。然而，阴阳尚未调和，灾异仍然频发，神明幽远，以灾异警示陛下。福祉应该归于仁者，祸殃应该惩治奸邪，这种效应如影随形，犹如山谷回音。因德行而降临福祉，因失误而遭受祸殃。天道虽远，以吉凶显示赏罚，近世的郑众、蔡伦、江京、樊丰、周广、王圣，就是明证。崇尚谦恭、节俭，畏天知命，一定能够得到上天护佑；奢侈淫靡，谄谀侮慢，很少能躲过上天惩罚。正可谓前事不忘，后事之师。情欲无边，超出常理，流连于荒淫无度，人就会犯下错误。除非大贤大德，不会在看到所得时，想一想是否符合义理。因此说，积恶难返，罪无可恕。只要瞻前顾后，援镜自鉴，就不会陷于危难！贵宠之臣，在众目睽睽之下，一旦犯有过失，上下皆知。众人讥讽恶行，看法相同。流言蜚语会传遍海内，神明降临灾异，予以惩罚。近些年雨水稀少，考察朝政得失，应该是《洪范五行传》讲的‘僭恒阳若’。臣担心，朝臣是否有奢靡的行为，自下而上僭越制度，招致旱灾连年不断。前年，京师发生地震，大地震裂，此征兆显示皇上的威权下移，有大臣扰乱朝纲。君以静发出德音，臣以动做出回应。权威应该出自皇上，不应该来自臣下，这是礼制的规定。臣担心，陛下厌倦政事，不能乾纲独断，不忍心割断亲情，而将权力下移，与臣下共享。陛下的权威不能下移，恩德不能分享！《洪范》讲：‘臣下作威作福，锦衣玉食，一害于家，二凶于国。’上天洞察幽明，不会失察，灾异向人君警示，未得到回应，以后会追悔莫及。人非圣贤，孰能无过。愿陛下深思，鉴往知今，不要让刑、德八种权力下移。恩赏应该掌握在陛下手中，陛下遵照礼制，德义修明，僭越奢靡就会减少；各项事务，合乎礼制，凶灾就会消除。上天神望允塞，灾异即会消弭。”

最初，光武帝喜欢图谶，到了明帝、章帝时，依然沿袭。光武中兴以来，儒家学者争相研究图谶，妖言邪说横行。张衡以为，图谶实乃无稽之谈，不是圣人遵循的成法，于是上疏说：“圣人制定律历，用以确定吉凶，重视卜筮，九宫推演，以天为法式，以道为验证。通过观察星辰运行，判断逆顺，了解寒暑。通过巫觋占卜，观察龟策纹路，了解吉凶，并非仅一种方术。卦言在前，验证在后。智者所重视者，称之为谶书。谶书最早出现，了解的人很少。汉取代秦，用兵力战，功成业就，可谓大事。当时，没有人谈论图谶。西汉朝夏侯胜、眭孟等，以道术立名，他们的著述，也没有图谶。刘向父子在宫中校订古书，三教九流，无所不包，也没有图谶。成帝、哀帝以后，才有人谈论图谶。《尚书·尧典》谈到尧帝诏命鲧治理洪水，前后九年，治水失败，鲧被处死。此后，由大禹代替父亲，治理洪水，大功告成。《春秋谶》讲：‘共工治理洪水。’凡谈论历史者，都是说黄帝讨伐蚩尤，《诗谶》认为：‘蚩尤战败，尧帝接受天命。’《春秋元命包》讲：公输班与墨翟的事迹见于战国，并非春秋。还讲：‘另外还有一个益州。’益州的设立，是在西汉。书中谈到三辅的皇陵，按照世表可以查到，图谶却扯出成帝。一卷书相互矛盾的地方很多，圣人的言论绝不能似是而非，这一定是狂妄之徒蛊惑世人，借机骗取钱财。在以往，侍中贾逵摘录谶言，有三十余件事相互矛盾，解释图谶的人，也不能自圆其说。至于王莽篡汉，汉室遭受祸殃，八十篇文章，为何不早发出警告？从这些，就可以看出，图谶是在哀帝、平帝年间出现。《河图》《洛书》《六经》篇目已经确定，后人牵强附会，也难以篡改。在明帝永元年间，清河国人宋景以历史记载，推论将会有水灾，伪称见过大禹治水，大功告成，舜帝颁发玉珪。有人遭到蛊惑，竟然抛弃家业，躲进深山老林。此后发现，这只是一派胡言。又有人以西汉的事情穿凿附会，以为验证。至于永建年间，陛下即位，恢复大统，却全然不知。这都是欺世盗名之徒，以谎话欺罔世人，愚弄官员，完全是诈伪、欺骗，还未受到严惩。律历、卦候、九宫、风角，这些都有征候验证，世人不肯学习，却相信虚妄的图谶。就好像画工，不喜欢画人们熟悉的犬马，却喜欢画从未见过的鬼魅。每天看到的东西，难以画得惟妙惟肖，虚假的东西可以蒙骗世人。朝廷应该收缴图谶，一律禁绝，朝廷官员不能受欺骗，古书典籍不能受污染。”

后来，张衡升任侍中，顺帝常在宫中召见张衡，与张衡谈论政事。顺帝曾经问张衡，朝中官员最可痛恨的是谁。宦官担心张衡会提到自己，侧目而视，张衡以巧言敷衍。宦官仍然担心张衡留在宫中早晚会成为祸患，极力谮毁张衡。

张衡也想安身自保，免除无妄之灾。张衡认为，吉凶祸福，相伏相倚，难以洞察。张衡创作《思玄赋》，寄托思想。赋中讲：

仰先哲之玄训兮，虽弥高其弗违。非仁里其焉宅兮，非义迹其焉追？潜服膺以永靓兮，绵日月而不衰。伊中情之信修兮，慕古人之贞节。竦余身而顺止兮，遵绳墨而不亏。志团团以应悬兮，诚心固其如结。旌性行以制佩兮，佩夜光与琼枝。纂幽兰之秋华兮，又缀之以江蓠。美蕴籍以酷裂兮，允尘邈而难违。既姱丽而鲜双兮，非时代之攸远。奋余荣而鲜见兮，播余香而莫闻。幽独处此仄陋兮，敢怠皇而舍勤。幸二八之遇虞兮，喜傅说之生殷；尚前贤之遗风兮，恫后世而无及。何孤行之茕茕兮，孑不群而介立？感鸾鹥之特栖兮，悲淑人之稀缺。

彼无合其何伤兮，患众伪之冒真。旦获妒于群弟兮，启金縢而乃信。览蒸民之多僻兮，畏立辟以危身。曾烦忧以迷惑兮，孰可与之言己？私湛忧而深怀兮，思缤纷而不理。愿竭力以守义兮，虽贫穷而不改。执雕虎而试象兮，阽焦原而跟止。庶斯奉以周旋兮，要既死而后已。俗迁渝而事化兮，泯规矩之圜方。珍萧艾于重笥兮，谓蕙芷之不香。斥西施而弗御兮，羁要袅以服箱。行陂僻而获志兮，循法度而离殃。惟天地之无穷兮，何遭遇之无常！不抑操而苟容兮，譬临河而无航。欲巧笑以干媚兮，非余心之所尝。袭温恭之黻衣兮，披礼义之绣裳。辫贞亮以为鞶兮，杂技艺以为珩。昭彩藻与雕琢兮，璜声远而弥长。淹栖迟以恣欲兮，耀灵忽其西藏。恃己知而华予兮， 鸣而不芳。冀一年之三秀兮，遒白露之为霜。时亹亹而代序兮，畴可与乎比伉？咨妒嫮之难并兮，想依韩以流亡，恐渐冉而无成兮，留则蔽而不章。

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