在數學方面，張衡有專著《算罔論》，計算出圓周率在3．1415926與3．1415927之間，比歐洲早1300年；在地理學方面，他繪製有完備的地形圖。
張衡為人正直，清正廉潔，性格剛強，行政有方，經常受到宦官和方士的攻擊。漢順帝永和三年(136年)，他被排擠出了京師，調任河間相。永和三年(138年)，他深感事實不平，猶如霾霧迷瘴，懷才不遇，憂國憂民，回天無力，報效無門，遂上書皇上，告老還鄉。順帝不但沒有準奏，反而升遷為尚書，協助處理政務，皇帝速詔張衡回京都洛陽任職。他在回洛陽的路上，百感交集，為了不使渾天儀渦沒後世，抓緊時間趕寫《渾天儀圖注》，此書對渾天儀作了詳盡的說明。他第三次去到洛陽後，終於完成了這部著作，也是他生前最後的一部大作。由於他極端勞累，回京師任職不到一年就病故了。死後就埋葬在故土南陽石橋鎮。他的好友崔青特地趕到洛陽，含淚揮筆在碑文中寫到：“道德漫流，文章浮動，數術窮天地、製作造化。”對張衡作了極高的評價。
張衡多才多藝，全面發展。他不僅是東漢時期偉大的科學家，而且也是東漢時期著名的文學家。張衡以作賦見長，主要有《溫泉賦》、《二京賦》、《南陽賦》、《思玄賦》、《骷髏賦》、《歸田賦》、《冢賦》、《羽獵賦》等。其中《二京賦》從形式上模仿了班固的《兩都賦》，但思想和藝術性都超過了前者。張衡是一位承前啟後的賦家，它的賦作對後世抒情賦的發展具有重大的影響。張衡在詩歌創作方面也有很大的成就，有四言詩《怨篇》，五言詩《同聲歌》，七言《四愁詩》。其中《四愁詩》的價值最高，作者採用了比興的手法，表現了自己傷時傷世之情，對後來七言詩的形成具有重大作用。此外，張衡在繪畫方面也有一定的造詣，是當時著名的畫家之一。
張衡不愧為世界上光彩奪目的科學和文學的雙子星座。公元20世紀50年代，我國曾先後發行了關於張衡和地動儀的紀念郵票。他被列為世界文化名人，國際上把他同伽利略、哥白尼、克卜勒齊名並提。1970年國際天文學會命名月球上的環形山為張衡山；1977年又將太陽系中一顆編號為1802的小行星命名為張衡星。可見，張衡因其歷史功績和偉大創造，也深受世界人民的祟敬。張衡永遠是南陽人民的驕傲。