说，奇技伟艺，磊落焕炳，与神合契。”《后汉书》的作者范晔也评价他：“张衡博物治闻，通达古今，其尤致思于天文、阴阳、历算。……推其围范两仪，天地无所蕴其灵；运情机物，有生不能参其智。”
为了纪念张衡在天文领域取得的巨大成就，1970年，联合国天文组织将月球背面的一座环形山命名为“张衡环形山”。
1977年，经国际天文学联合会（IAU）批准，由中国科学院紫金山天文台在1964年发现的第1802号小行星被正式命名为“张衡星”。这是第一颗以中国人名命名的小行星。此外，2003年，第9092号小行星被命名为“南阳星”，以纪念张衡及其故乡。