古代地动仪雕塑从外观上来看有八个方位，每个方位上均有口含龙珠的龙头，在每条龙头的下方都有一只蟾蜍与其对应。任何一方如有发生，该方向龙口所含铜珠即落入蟾蜍口中，由此便可测出发震的方向。古代地动仪雕塑八龙在上象征阳；蟾蜍居下象征阴，龙与蟾蜍的组合，构成了阴阳上下的动静的辩证关系。在自然界中，蛇与蛤蟆是一对互为捕食的关系，而在将蛇与蛤蟆神化抽象而成龙和金蟾，这也符合了“阴阳相生”的理论。

张衡制造的古代地动仪雕塑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。古代地动仪雕塑分做内外几层，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，古代地动仪雕塑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。

古代地动仪雕塑是预测仪。它只有在发生之后才起作用，只不过能比从驿卒更早地通知京城的人士罢了。这就好比我们看到闪电，就知道接下来很可能会听到雷声，但在闪电发生时，雷声也已经同时发生，只不过还没有传到我们耳朵里罢了其次，根据波的传播机理，候风地动仪是不太可能做到“验之以事，合契若神”的。发生时，从震源会发出两种波：一种叫P波，是纵波，它引起的物体震动方向和波的前进方向一致；一种叫S波，是横波，它引起的物体震动方向和波的前进方向垂直。