除了天文学以外，张衡对科学的探索也涉及了其他学科领域。

数学方面，张衡曾想要“网络天地而算之”，著有《算罔论》。书中主要论述了如何计算球的体积，另用“渐进分数”之法，算出圆周率为10的平方根，计为3.16。这个值虽然比较粗略，却是中国第一次通过理论求得圆周率的尝试。

张衡最令后人津津乐道的是他的机械发明。

公元132年，张衡创制了世界上第一台能够测定地震发生方向的仪器“候风地动仪”。它的外形像一口巨大的酒瓮，直径将近两米，由精铜制作而成。地动仪里面有精巧的结构，处于中央的是都柱，周围环绕着8套牙机装置。都柱里面悬着设计精微的候风摆，当地震发生时，震感传递到候风摆，促使都柱摆动触发牙机。在樽的外面相应地设置了8个龙首，口含小铜丸，每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。当牙机被触发的时候，相应的龙口就会张开，小铜珠即落入蟾蜍口中，由此便可知道地震发生的方向。

据记载，公元134年12月13日，候风地动仪被触发，显示洛阳西边发生了地震，然而当时洛阳并没有感受到任何震动。正当所有人感到疑惑，西边快马传来了陇西发生地震的消息，验证了地动仪探测地震方向的功能。这是人类历史上第一次用地震仪器检测到远处发生的、但在仪器所在地无感的地震。而西方一直到1700年后才发明了具有类似功能的地震仪。遗憾的是，这台造微入妙的地动仪到唐代就失传了，如今我们只能看到仿制品。

同时代的著名文学家崔瑗称赞张衡“数术穷天地，制作侔造化……与神合契”一点都不为过。

除了前面提到的浑天仪和候风地动仪以外，张衡还别出心裁地发明了称为“瑞轮荚”的自动化日历，相当于钟表中的日期显示。另外还有自动辨别方向的“指南车”，外形酷似一辆双轮马车，车厢内安装齿轮装置，外壳上有一木刻的人像，无论车子朝哪个方向转动，木人伸出的臂始终指向南方。还有用来计算里程的“计里鼓车”和能模仿鸟类飞翔的“独飞木雕”等发明。

日月更替，斗转星移，几十年的时光，张衡对科学的研究和机械工艺的发明始终保持着热忱。凭借着这些研究成果和傲立于历史长河上的发明，张衡被誉为“木圣”（科圣），是中国古代科学领域永恒的坐标。