东汉张衡于公元132年9月创制,与浑象、浑仪、圭表、刻漏等天文仪器一起置于洛阳灵台,供观测之用。失传于3~4世纪的动乱中。《续汉书》《后汉纪》和《后汉书》均记载了地动仪的形制、构造和功能特征。系由青铜铸造,整体造型宛若汉代酒樽,直径八尺(汉建初尺,1尺约相当于0.24米),顶盖穹隆,樽壁附八个口衔铜丸的龙首,下部由八只张口铜蟾蜍承托樽体,与龙首上下对应。仪器表面雕刻四灵纹饰和卦文(乾、坎、艮、震、巽、离、坤、兑),以示八方。
地动仪利用惯性原理测震。仪器内部的中央有一根都柱,旁设八条滑道、触发机构和传动杠杆。遇有地震,樽体被摇晃,各部件启动,触动一个龙首的铜丸落入蟾蜍口中,激扬之声报警示人。仪器曾测到顺帝阳嘉三年十一月壬寅(134年12月13日)的陇西(今甘肃天水一带)地震,而当时在洛阳的人未曾感觉到地震所引起的地面振动。
张衡地动仪为现代地震学的起步积累了实践经验并奠定了思想基础。为了直观地展现这一历史成就,日本的服部一三、英国J.米尔恩、日本萩原尊礼和中国王振铎等都曾先后进行过复原研究,国内外曾提出过13种模型,仅作为概念性推测并不能验震。其中,流传最广的是王振铎1951年的展览模型,陈列在中国国家历史博物馆。2004年,中国地震局和国家文物局的专家们开展了科学复原,通过缜密的史料研究和严格的地震学试验,揭示出地动仪的工作原理是悬垂摆,由地震面波触发,共振起到放大作用。还确立了地动仪的基本形制。新的复原模型已具验震功能,重现了陇西地震的反应现象,确认了史料记载的可靠。这些复原研究,不断地提高和深化了后人对张衡地动仪的科学认识。