公元132年（陽嘉元年），張衡在太史令任上發明了最早的地動儀，稱為候風地動儀。據《後漢書·張衡傳》記載：地動儀用精銅鑄成，圓徑八尺，頂蓋突起，形如酒樽，用篆文山龜鳥獸的形象裝飾。中有大柱，傍行八道，安關閉發動之機。
它有八個方位，每個方位上均有壹條口含銅珠的龍，在每條龍的下方都有壹只蟾蜍與其對應。任何壹方如有地震發生，該方向龍口所含銅珠即落人蟾蜍口中，由此便可測出發生地震的方向。經過試驗，與所設制，符合如神，自從有書籍記載以來，是沒有過的。
曾經壹龍機發，地不覺動，雒陽的學者都責怪不足信，幾天之後，送信人來了，果然在隴西地發生地震，眾人於是都服其神妙。自此之後，朝廷就令史官記載地動發生的地方。
關於地動儀的結構，流行的有兩個版本：王振鐸模型，即“都柱”是壹個類似倒置酒瓶狀的圓柱體，控制龍口的機關在“都柱”周圍。這壹種模型已被基本否定。?
另壹種模型由地震局馮銳提出，即“都柱”是懸垂擺（見袁宏《後漢紀》），擺下方有壹個小球，球位於“米”字形滑道交匯處（即《後漢書·張衡傳》中所說的“關”），地震時，“都柱”撥動小球，小球擊發控制龍口的機關，使龍口張開。
另外，馮銳模型還把蟾蜍由面向樽體改為背向樽體並充當儀器的腳。該模型經模擬測試，結果與歷史記載吻合。
世界上地震頻繁，但真正能用儀器來觀測地震，在國外，是19世紀以後的事。候風地動儀是世界上的地震儀之祖。雖然它的功能尚只限於測知震中的大概方位，但它卻超越了世界科技的發展約1800年。
張衡簡介：
張衡（78年-139年），字平子，南陽西鄂（今河南南陽市石橋鎮）人，東漢時期著名天文學家、文學家。
他發明了渾天儀、地動儀，是東漢中期渾天說的代表人物之壹，被後人譽為“木聖”（科聖），他是漢賦四大家之壹，著有《靈憲》《算罔論》《歸田賦》等作品。
漢和帝永元（89年—105年）年間，張衡被推舉為孝廉，但他沒有接受，公府幾次征召也不到。當時，國家太平日久，自王侯以下，沒有不奢侈過度的。
張衡於是仿照班固的《兩都賦》，殫精竭思十年，才作成《二京賦》，用以諷諫朝廷。大將軍鄧騭欣賞張衡的才華，多次征召他，張衡都不應命。
公元100年（永元十二年），張衡應南陽太守鮑德之請，作了他的主簿，掌管文書工作。八年後，鮑德調任京師，張衡即辭官居家。