张衡的大多数作品都表现出对现实的否定与批评，他探讨人生玄妙哲理，也探寻合于自己理想与性格的生活空间。张衡赋的代表作历来公认为是《二京赋》、《思玄赋》和《归田赋》。

《文心雕龙》称"自扬(扬雄)马(司马相如)张(张衡)蔡(蔡邕)，崇盛丽辞，如宋画吴冶，刻形镂法，丽句与深采并流，偶意共逸韵俱发。"又称"张衡通赡，蔡邕精雅，文史彬彬，隔世相望。是则竹柏异心而同贞，金玉殊质而皆宝也。"

张衡曾著有《周官训诂》，崔瑗认为与其他儒生的说解没有区别。他又想继孔子《易》补正《彖》、《象》的残缺，始终没有完成。他所著诗、赋、铭、七言及《灵宪》、《应间》、《七辩》、《巡诰》、《悬图》(一作《玄图》)等作品，共三十二篇。

《汉诗》辑录有其诗歌九篇。《隋书·经籍志》有《张衡集》14卷，久佚。明人张溥编有《张河间集》，收入《汉魏六朝百三家集》。《全后汉文》卷52-55辑录有其诗赋奏疏。上海古籍出版社出版有今人张震泽注《张衡诗文集校注》。