浑天仪
许多人常常把“浑天仪”与“浑仪”混淆，但二者是截然不同的仪器。浑天仪又称“浑象”，是仿真天体运行的仪器，用于演示与教学，相当于现在的天球仪；而浑仪是用于观测的仪器，功能相当于现代的望远镜，不过没有用镜片，以中空的窥管替代。
最早制作浑象的，一说是周朝战国时的石申、甘德，较可考察的则是西汉宣帝甘露二年(公元前52年)，大司农（相当农业部长）耿寿昌“铸铜为象，以测天文”。张衡考据前人留下的资料，制作第一架由水力推动齿轮运转的浑象，能自动演示星体的升起、落下，并配有漏壶作为定时器。
水运仪象台
唐玄宗开元十三年（公元725年）一行和尚（张遂）和梁令瓒改良张衡的浑天仪，增加报时装置：利用齿轮带动两个木人，可以自动地每刻击鼓、每辰敲钟。宋哲宗元佑四年（公元1089年），由苏颂、韩公廉等人，总结历代名家的优点，制作，如图所示，外观为一正方形高台，高约十二公尺，约有四层楼高，底宽约七公尺，共有上、中、下三层。上层是平台，安置观测星象的“浑仪”，以齿轮传动，能与星象同步旋转，进行测量，屋顶由九块活动板组成，是现代天文台圆顶的最早雏形。中层是一间密闭室，放置一台“浑象”，圆球形的主体上标志有全天星星，类似今日的“天球仪”；整个浑象放在地柜里，一半露在外面，表示可见部分。浑象又和下面的机轮连在一起，借助水力和漏壶的控制，使齿轮保持同天球转动速度一致，定速旋转，浑象可见部分与当时的星象一致。下层是“昼夜机轮”，又分五层，每层均有小木人或摇铃、或击鼓、或扣钟，发出声音、手持木牌报时，是最古老的钟表。
最早制作浑仪的，据说是西汉落下闳（公元前104年），历代均有改进，到后来却越变越复杂。元代郭守敬(1231~1316)鉴于旧有遗弃陈旧、无法达到准确的标准，将旧有的浑仪重新设计，构造变得简单，精确度却大大提高，称为“简仪”，比丹麦天文学家第谷(Tycho)发明类似的装置，要早了三百多年。
除了简仪，郭守敬还发明了十二项天文仪器，包括：高表、候极仪、浑天象、玲珑仪、仰仪、立运仪、证理仪、景符、窥几、日月食仪、星晷、定时仪等，制作之精巧，不但远远超越前人之成就，也领先当时世界上所有国家。