张衡地动仪的原理是基于地震波的传播和反射原理。当地震发生时，地震波会传播到地动仪上，使铜盘震动，铜球也会震动，从而使铜杆上的铜球碰撞铜盘上的铜球，产生声响。同时，铜龙的铜蛇也会震动，蛇头会指向地震的方向。通过观察铜龙的铜蛇指向，可以判断地震的方向和强度。
张衡地动仪的结构简单而精巧，由一个圆形的铜盘和八个青铜龙组成。铜盘的直径为一米，盘面上刻有八个方向，分别是东、南、西、北、东南、东北、西南、西北。每个方向上都有一个青铜龙，龙的口中吐出一条铜蛇，蛇的头部朝向铜盘的中心。铜盘的中心有一个铜球，球的下面有一个铜杆，杆的两端各有一个铜球。
张衡地动仪的发明不仅是中国古代科技的杰出成就，也为现代地震仪器的发明提供了重要的启示。
张衡地动仪的原理是基于惯性，通过八个龙首的感应器感受地震波的振动，并利用都柱和龙首的特殊构造，将地震波的振动转化为机械运动，触发机关，使龙口张开，铜丸落下，从而实现对地震的感知。
这种地动仪能够第一时间感知到地震的发生，但并不能预测地震的方向。
