有关浑象的早记载为东汉张衡的《浑天仪图注》。张衡在前人制造浑象的基础上也制作了一架水运浑天仪（又叫“漏水转浑天仪”，），实际上就是一个浑象。那是一个大圆球，周长为1丈4尺6寸1分，相当于4分为1 度，周天共365.25度，上面标有二十八宿中外星官、南北二极、黄赤二道，北极周围有恒显圈，南极附近有恒隐圈，还有二十四节气，日、月、五大行星等。
张衡的仪器当然由于年湮代远而不能见到了，但是张衡浑象的式样已被历代继承下来。
张衡以后许多天文学家，如三国时陆绩、王蕃，南北朝时钱乐三，唐代一行、梁令瓒，元代郭守敬等都曾制造过浑象，而且都同水力和机械联系在一起，以取得与天球的周日转动同步的效果。
中国浑仪的发明大约是在公元世纪至公元世纪之间(即战国中期至秦汉时期)。
约公元前3世纪，希腊人制造了西方早的浑仪。
史籍记载浑仪的制造始于汉落下闳。他是蜀郡人，汉武帝时应召到京师长安参与制订《太初历》。落下闳以他制造的浑仪观测天象，测定了二十八宿的距度、五大行星的运动情况等等，为制定《太初历》取得了手资料。浑仪并不是落下闳发明的，他说：年轻的时候就能做这种仪器，那时只根据尺寸制作而已。用这架只有赤道坐标的仪器来度量太阳月亮的运动，发现两者的运动都不均匀，这同西汉天文学家们的想法不同，于是大家都在找原因，后来发现，日月的运动都是沿黄道的(当时月亮依白道而行的认识还未达到)，它们即使在黄道上均匀运动，以赤道来度量当然就是不均匀的了。
从《浑天仪图注》记载可以看出小浑是一个较浑天仪小些的木质圆球，在圆球上先画出一大圆为赤道，再画一个与之成24度交角的大圆为黄道，在黄赤道上均分成365又?刻度，两者的起始都在冬至点。在赤道北极及其相冲处(即南极)，各用针一孔，作为圆球旋转轴的两端。取一长条竹篾，在其两头的***各穿一孔，令这两孔之间的距离与圆球半个大圆弧的长度相等，将竹篾的两孔与南北两极相重合，竹篾则纵贯圆球，这时竹篾两孔间的连线必与圆球相切合，这是因为从北极到南极中心间也正好等于182又5/8度，即半个大圆弧。沿中分线把竹篾削去一半，必须使中分线正好是竹篾两端孔中心的连线。从冬至点起，令竹篾的中分线沿赤道每隔一度移动一次，每一次均读出它与黄道相交的度值，就可以得知赤道每增一度时，黄道度或少或多于一度的数值。这多少之数即为黄赤道进退数。赤道度增率大于黄道度增率时，为多，为进数;;相反，为少，为退数。这是我国古代量度黄赤道进退数具体方法的早、详尽的记载。
张衡制造的浑天仪是依据浑天原理而制成。其形状是个球形的东西，相当于现在的天球仪。浑天仪分做内外几层，每层都可以转动，中间有个铁轴贯穿球心，轴的方向就是地球自转的方向，轴和球体的接触有两个交点，即天球上的北极和南极。球的一半隐没在地平圈的下面，另一半显露在地平圈上面。在球的表面排列有二十八宿和其它恒星，球面上还有黄道圈和赤道圈，二者成24度夹角，分列有二十四节气。从冬至点起(古代以冬至作为一年的开始)，把圆分成365?度，每度又细分成四个小格。球体外面有两个圆圈，一个是地平圈，一个是子午圈，外圈圆周长为一丈四尺六寸一分。天轴支架在子午圈上，和地平斜交成36度，就是说北极高出地平36度。这是洛阳地区的北极仰角，也是洛阳地区的地理纬度。这架仪器的构造，几乎囊括了当时所有***的天文学知识。
