但在题名张衡所撰的《浑天仪图注》中 ， 张衡却又似乎是个彻底的浑天说派 ， 他写道“浑天如鸡子 ， 天体圆如弹丸 ， 地如鸡中黄 ， 孤居于内 ， 天大而地小……天转如车毂之运也 ， 周旋无端 ， 其形浑浑 ， 故曰浑天也” 。 然而这段记述 ， 出自晋代葛洪的引文 ， 考虑到这位著名道士伪托名人造作伪书的前科不少 ， 所以《浑天仪图注》是否真为张衡所撰 ， 不得不令人疑窦丛生 。
然而 ， 浑天说与盖天说之间最大的区别 ， 不在于地的形状 ， 而在于天的运行 。 盖天说认为日月星辰是在大地上空围绕一个中心旋转；而浑天说则认为天球包裹着大地 ， 日月星辰附在天球之上运转 ， 天体是会随着天球到大地的下面或是背面去的 。 至于大地是平的还是圆的 ， 至少在张衡的时代 ， 并不是争论的焦点 。
浑天仪 ， 顾名思义 ， 是按照浑天说所构建的宇宙模型 。 今天 ， 我们见到的浑天仪 ， 是许多圆环套在一起 ， 组成一个中空的球体 ， 模仿天球 ， 雕刻着细密的纹饰 ， 其外观形式 ， 只要去南京紫金山天文台参观就可以看到 。 尽管这台制造于明代的浑天仪 ， 在理论上是张衡原版浑天仪的徒子徒孙 ， 但两者之间却存在着不小的差异 。 明代的浑天仪需要用人力运转 ， 但张衡制造的浑天仪却以水力推动运转 。 而最大的不同点是 ， 如今我们认识的浑天仪是观测天象的仪器 ， 而张衡制造的浑天仪却更像是一个模仿宇宙运行的玄妙机器 。 《晋书》如此记载张衡的浑天仪：
“张衡又制浑象 ， 具内外规 ， 南北极 ， 黄赤道 。 列二十四气 ， 二十八宿 ， 中外星官及日月五纬 ， 以漏水转之于殿上室内 。 星中、出、没与天相应 。 ”

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广州浑天仪 。
失传后的复原
由于张衡浑天仪的图纸和记录皆已失传 ， 所谓的《浑天仪图注》又来源不明 ， 所以这台宇宙仪器究竟是以何种原理进行运作 ， 成为一个谜题 。 我们只知道张衡制造的浑天仪并非中国的第一架浑天仪 ， 《晋书》中提到“古旧浑象以二分为一度 ， 凡周七尺三寸半分也 。 张衡更制 ， 以四分为一度 ， 凡周一丈四尺六寸一分” 。 可见张衡的浑天仪是在更古老的原型基础上进行改造的成果 。 最古老的浑天仪可能只有两个圆环：固定与赤道平行的赤道环和可以绕着极轴旋转的赤极环（也被称为“四游环”） ， 两者上都刻有周天度数 。 但张衡的浑天仪上 ， 却除了赤道与赤极外 ， 还有黄道、“列二十四气 ， 二十八宿 ， 中外星官及日月五纬” ， 林林总总繁复的图文 ， 要想全部体现出来 ， 需要一个巨大的天球——张衡的浑天仪难道是一个带好几个圆环的巨大天球吗？
后世历代学者一直想仿造张衡能自行运转的浑天仪 ， 但最终的结果却只是在一个又一个不能自行运转的仪器上增补改造 。 北魏的斛兰在底座上添置了十字水趺 ， 用以校正仪器的水准 。 唐代的李淳风将张衡浑天仪外的地平、子午和赤道三圈固定在一起 ， 合称“六合仪” ， 将里面可以旋转观测的四游环和上面窥看星象的窥管 ， 合为“四游仪” 。 在这两层之间 ， 加上了黄道环、白道环（“白道”即月球运行的轨道）和赤道环 ， 合为“三辰仪” 。 这最终成为了如今我们所见到的浑天仪的范本 。 南京紫金山天文台的浑天仪 ， 虽然是张衡浑天仪的徒子徒孙 ， 但却是李淳风改进浑天仪的嫡传 。
今天去那里的参观者 ， 大可以想象在浩瀚的星空下 ， 古代的司天监官员 ， 费力地转动着那几个巨大的圆环 ， 透过窥管观测浩瀚的星空 。