一、勤奮治學，不懈追求
少年時期的張衡就態度謙虛，勤奮好學，喜歡思索問題。他給自己定的求學信條是：如果對一件事情搞不明白就放棄，是可恥的行爲;平時要善於剋制約束自己的慾望，把精力用到鑽研學問上。爲此，他以旺盛的求知慾、飽滿的學習熱情，先後熟讀了《詩經》、《書經》、《禮記》、《易經》、《春秋》等儒家經典名著。他越學越感到學海無涯、知識的永無止境，越學興趣越濃、疑問也越多，由於在家中苦學已不能滿足他的求知慾，於是他要出外求學，要跟別人探討，要向水平更高的人學習。
爲此，公元94年，張衡剛滿十六歲，就獨自一人走出家鄉。先是到西漢時的都城長安地區遊歷。飽覽關中地區的名山大川、輝煌建築和市井民情。所見所聞、所思所感不僅讓他加深了對書本知識的體會，而且還積累了大量的文學素材，爲文賦寫作打下了一個良好的基礎。一年後，他又來到了當時的政治文化中心——都城洛陽。在這裏，他常到太學去參觀旁聽，遍訪名師，單獨請教;在這裏，他結識了一大批志同道合的朋友;在這裏，他的視野大開，學識大進，學問水平達到了一個新的飛躍。在張衡看來：君子不必擔心自己的地位不夠尊榮，應該擔心的是自己的德行不夠高尚;君子不必以待遇低俸祿少爲羞恥，真正值得羞恥的是學識不夠淵博。在這樣的思想主導下，他放棄了多次做官的機會，專心於學習，專心於知識的積累。
公元112年，張衡擔任了朝廷的太史令。這是一個主持觀測天象、編訂曆法等事務的中層官職(東漢以後，修史的職能分了出去)，雖然地位不高，但他對這一符合自己興趣、學以致用、能進一步開拓天文研究領域的職務，感到十分滿意。在任內，積極從事理論研究與實踐，創制了用來演示天體運行的渾天儀，製成了世界上第一臺觀測和報告地震的儀器——候風地動儀，並系統觀測天體運行，寫成了天文學鉅著《靈憲》，對天地生成、宇宙演化、天地結構等重大課題進行了系統的闡述，使我國當時的天文學研究居於世界領先水平，對後世產生了深遠的影響。
此外，張衡還研製了衆多在當時世界上具有領先水平的器械：利用機械原理和齒輪製造了“指南車”，被西方學者稱爲“是一切控制論機械的祖先”;創造了計算里程的“計裏鼓車”，西方一千八百多年後纔有類似機械出現;製造了“瑞輪英”，是世界上最早的機械計時器;創造了“獨飛木雕”，是世界上最早的機械飛行器，早於西方一千五百多年;製造了氣象學中預測風力風向的儀器“候風儀”，西方一千多年後纔有類似發明出現。
張衡的科學研究精神與取得的科學成就，在當時並不爲人們所全部理解。當時人講求的是讀書做官，科學創造常常被當成是沒用的技術，是低下的工作。面對一種種非議，乃至冷嘲熱諷，張衡意志堅定，不爲所動，而是更加發奮進取。這種不受外界浮華干擾的品質和自強不息、勤奮治學的科研精神，同他的各種發明創造一樣，是中國歷史上的寶貴財富。
二、爲官淡泊，不慕榮華
張衡的一生，官做的不大。他不慕榮華，不拉關係，不把時間用在無益的迎來送往方面，堅守自己的一方淨土。
由於張衡少年時期品德優良、才華出衆，曾被推薦爲孝廉(這是做官的基礎)，但他不去應薦;後來官府屢次召請他離家做官，他也不去應召。有名的大將軍鄧騭認爲他是一個奇才，多次派人上門相請，他堅辭不就，而是安心讀書，沉浸在書山學海之中。在他看來，功名富貴不是人生應該追求的目標，學識淵博、修身克己纔是君子應該有的品質與態度。後來，由於長年遊學在外，沒有收入來源，而家境又不富裕，再加上當時家鄉南陽郡的太守鮑德誠懇相邀，張衡就從京城回家擔任南陽郡的主簿(祕書長)，幫忙辦理郡政。在任的九年時間裏，推廣鐵製農具，興修水利，開辦教育，提高科技水平等，爲南陽當時經濟的繁榮和教育事業的發展做出了突出的貢獻。
可是，當鮑德由於政聲卓著被調入京城任主管農業的大司農時，張衡卻拒絕了鮑德邀他共同赴任的盛情。放棄了這一晉身京官、爲自己飛黃騰達創造條件的機會。在張衡看來，世間該學的東西很多，自己學業還沒有完成，還不能出外做官。所以，鮑德去洛陽赴任的同時，他便辭去了主簿的職務，回到自己的老家，專心鑽研學問，這一呆就是三年。
後來，張衡雖然響應皇帝的徵召，來到朝廷，也是不羨慕那些人們津津樂道的熱門官職，不結交權貴顯宦，而是在幹好本職工作的同時，把全部的精力都投入了學術研究之中。雖然官職多年不能升遷(如在太史令的職位上就前後幹了十四年)，也是處之泰然。不少人惋惜他空有一身才能，有人替他抱不平，有人嘆他不得志，更有人嘲笑他說：你不是能叫三輪車自己轉、讓木頭鳥自己飛麼，爲什麼不也修理一下你自己身上的機關，趕快往高枝上飛啊?那些人還煞有介事地告訴他，應該放棄自己的原則主張，低下頭、彎下腰，對別人吹吹拍拍，多說好話。張衡對這種嘲笑嗤之以鼻，他特意寫了一篇文章，表達了自己的志向，回敬那些閒言碎語：有些人把邪門歪道當成升官的捷徑，我絕不願意前邁一步;那種靠取悅權貴以求得自身功名的人，我絕不同他爲伍;如果得到的東西不是來自正當途徑，我就是不得也不是什麼可惜的事情。對那些爲了升官發財而不擇手段，空有堂堂七尺男兒身，卻處處表現出一種奴顏婢膝的醜惡行徑，表現出了十分的蔑視和憎惡。
張衡的這種操守和品格，這種不慕榮華、嚴肅對待自己人生和事業的精神，在爭名於朝、逐利於市的世俗紛擾中，顯得是那樣的可貴，那樣的卓然獨立、令人景仰。
