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。












在汉代以前，我国的宇宙理论，大体分为三种，分别是盖天说、宣夜说和浑天说。在这三种学说中，浑天说在我国古代一直占据着主要地位，被认为是正统的学说。从汉始以后的千余年中长期广泛流行，支配着历代的天文观测和历法的。浑天说认为地在天之中，天似蛋壳、地似蛋黄，日月星辰附着在天壳之上，随天周日旋转。为了演说浑象并观测天体方位，西汉耿寿昌发明了浑天仪。东汉中期，张衡在前人制作的基础上，大胆，于公元117年设计并制造了完整的演示浑天说思想的漏水转浑天仪。












体力学规律说明了天体的运动，证明了宣夜说的基本观点是正确的，然而在古代缺乏理论的证明，只能使它保留在思想领域，成为一种思辩的假说。随着时间的流逝，人们对宣夜说的观点也渐渐淡漠了。唐代天文学家李淳风，在他所著的《晋书·天文志》中保留了宣夜说的资料，才使这一思想得以保存下来它的数据借自浑天说。这是宣夜说在一千多年内不能得到广泛发展的重要原因。宣夜说在这些系统里不会产生日月星辰是否会掉下来的问题。但是人们的思想是很活跃的，盖天说和浑天说都有不少漏洞，特别是日月星辰的运动都各有不同，有快有慢，全不像附在同一个东西上运动，所以在汉代以前就产生了另一种有关天地结构的新思考，