公元78年，張衡出生在山清水秀、風景優美的南陽西鄂(現在的河南省南陽市臥龍區石橋鎮夏村)。少年時期，由於父親的早逝，家裏的生活十分清苦。貧困的生活，不僅沒有影響他的求知慾望，反而更加激勵他刻苦忘我地學習。
張衡十多歲的時候，就讀了很多書，寫一手好文章，在遠近已經小有名氣。
好學多聞的名氣傳到地方官那兒，地方官找來張衡說：“我看你才學出衆，想推薦你去做‘孝廉’‘博士子弟’，怎麼樣?”17歲的張衡，拒絕了地方官的推薦。他認爲不能成天待在家鄉讀那些古文經傳，更不能去追求做官發財，他要到實踐中去探求科學的真理。
於是，張衡收拾好行裝，離開家鄉，踏上了遊覽名都大城、訪師求學、探索科學真理的征途。
驪山腳下的不朽名篇
公元94年，張衡來到關中觀覽西京(長安)名勝，遊覽了西漢時最高學府所在地三輔(現在的陝西中部地域，包括今陝西省西安市往東到華陰、藍田一帶，加上長安臨近的“左馮翊”和“右扶風”，合稱三輔)。他跋山涉水，往來遊息於坦蕩肥沃的渭河平原上，觀覽了巍峨青翠的終南山和奇險峻峭的華山，接觸了關隘和城鎮，考察關中的民間風俗習慣、土質和物產以及古代的遺蹟、當代的事物，尤其對長安城郊的宮闕規模、市井制度，遠近商賈財貨的集散，富豪、遊俠、王侯的故事等等，都有較深切的認識。通過這次遊覽，張衡積累了豐富、新鮮的文學素材，爲他後來寫作《二京賦》奠定了堅實基礎。
公元95年，張衡遊罷秦始皇陵，在驪山腳下寫下了不朽名篇《溫泉賦》，描寫了驪山“湯谷”的優美，春水的清新。他那字字句句的吟哦，散發着無盡的才思，抒發了他熱愛祖國山川，熱愛生活的胸臆。這是他留傳至今最早的文學作品。
豐富的遊學經歷
公元95年，18歲的張衡，來到了繁華的洛陽城。張衡在遊學長安、洛陽期間，爲了增長科學文化知識，他不辭辛苦，求師訪友，結識了許多着名學者和優秀青年：有擅長辭賦文學、彈琴吹笛的音樂家馬融;有謙虛勤樸、名聞當世的賢士竇章;有學識淵博、潛研時務、着有30多篇政論名着的王符;有學習過天文、數學、歷數等學問、豪俠英俊的青年崔瑗……
這些有爲青年對張衡都有着很好的影響和幫助。特別是崔瑗，他與張衡的友情較深，經常在一起研究問題，交換心得。後來張衡進一步研究天文、物理等科學，也是受了崔瑗的很大影響。
張衡不停地走，不停地看，不停地積累，他的知識越來越豐富，志趣也越來越高漲，5年來的遊學生活使這個少年才子終於找到了人生的方向。
親手製作天文儀器
張衡摸到了科學的大門，從此更加用功了。他讀書認真刻苦、力求甚解，善於從古籍中吸取精華。從公元108年到111年，張衡一直在自己的家裏夜以繼日地專心進修學業。
一天夜晚，已經是五更天了，月落星稀，即將破曉，張衡還在聚精會神、不知疲倦地鑽研着揚雄的《太玄經》，看到書裏面涉及好多有關天文、曆法、數學的知識。他讀着讀着，發現這樣一段話：“閾無謂之宇，闢宇謂之宙。日月往來，一寒一暑。律則成物，歷則編時。律歷交替，聖人以謀。”張衡頓覺心胸豁然開朗。
茫茫無際的宇宙在吸引着張衡，他對此產生了極大的興趣，開始對天文、數學、曆法等科學理論進行學習和研究。
他不知疲倦，一邊忘我地讀書，一邊刻苦實踐，製造出了許多的科學儀器，對天文現象進行了詳細的觀察和長期的測量。當時瞭解張衡的人，對他刻苦好學、堅忍不拔的毅力，更是欽佩。他的朋友崔瑗曾稱讚他的學習態度是“如川之逝，不捨晝夜”。
天才出於勤奮
公元97年，張衡根據在長安洛陽遊學時，從各方面收集來的資料，開始了他的名着《二京賦》的寫作。在《二京賦》的寫作中，張衡的精神更是感人。他十年如一日，孜孜不倦地埋頭寫作。
時間不停地流逝，張衡仍然忘我地沉浸在《二京賦》的寫作中。遠離家鄉的遊學生活，使他十分窘困，在他已經近乎無法生存的時候，仍然堅持寫作，一時也沒有間斷。恰巧，就在這個時候，有位黃門侍郎鮑德到南陽郡去做太守，邀請張衡去助理郡政。爲了維持生活，爲了學習和寫作，張衡應邀做了南陽的主簿。
他充分利用時間，年復一年，度過了一個個嚴寒酷暑，經過十年艱苦創作，寫了又改，改了又寫，不斷補充，洋洋萬言、內容豐富、辭藻瑰麗、富有濃厚“恤民”氣息的《二京賦》，終於在公元107年得以完成。這是他“迅發以宏富”、“精思博會”的傑作。
在《二京賦》中，充分表現了張衡橫溢的才華和樸素的唯物論觀點，它斥責了大城市裏統治階級荒淫奢侈的生活，震動了當時的文壇。天才出於勤奮。張衡多年辛勤的汗水，不僅換來了文學上的業績，而且也贏得了科學上的豐碩果實。
