公元前4世纪，周朝战国时的石申、甘德早制作浑象。与此同时，希腊人喜帕恰斯和埃拉托斯特尼也发明了浑仪。 西汉宣帝甘露二年（公元前52年），大司农耿寿昌“铸铜为象，以测天文”。 东汉贾逵、傅安等在圆仪上加上黄道环，称为“黄道铜仪”（公元103年诏书造“黄道铜仪”）。 117年东汉天文学家张衡创制浑象，用漏壶滴出的水发动齿轮，带动浑象绕轴旋转，并使浑象的转动与地球的周日运动相等，可以将天象准确的表示出来。 早期曾有木仪，《隋志》引吴太史令陈苗的话说：“先贤制木为仪，各曰浑天。”以后多为金属铸造。 十六国的前赵刘曜光初六年（323年），史官丞南阳孔挺曾铸造铜浑仪。北魏道武帝天兴初年（398年），太史令晁崇修浑仪，用以观测星象。1至明元帝永兴四年（412年），下诏造候部铁仪。

有关浑象的早记载为东汉张衡的《浑天仪图注》。张衡在前人制造浑象的基础上也制作了一架水运浑天仪（又叫“漏水转浑天仪”，），实际上就是一个浑象。那是一个大圆球，周长为1丈4尺6寸1分，相当于4分为1 度，周天共365.25度，上面标有二十八宿中外星官、南北二极、黄赤二道，北极周围有恒显圈，南极附近有恒隐圈，还有二十四节气，日、月、五大行星等。 张衡的仪器当然由于年湮代远而不能见到了，但是张衡浑象的式样已被历代继承下来。 张衡以后许多天文学家，如三国时陆绩、王蕃，南北朝时钱乐三，唐代一行、梁令瓒，元代郭守敬等都曾制造过浑象，而且都同水力和机械联系在一起，以取得与天球的周日转动同步的效果。

铜仪的两侧附有玉虬（龙）各一，吐水入壶，左为夜，右为昼。壶上分别立着金铜仙人和胥徒，“皆以左手抱箭，右手指刻，以别天时早晚”。更有妙者：台阶下还有内装机关与两壶相联的瑞轮、荚，靠着滴水的推动，依照月亮出入圆缺的变化，不停地旋转开合，表示着朔、望、弦、晦等日期，有如活动日历一般，可见这件浑天仪及其附器，与近世的假天仪有许多相似之处。在此仪诞生的前一年，张衡先用竹篾制成一个模型，名曰“小浑”，进行了一系列的试验和校正，然后才铸作大仪。浑天仪是张衡血汗的结晶。他接着写了《浑天仪图注》和《漏水转浑天仪注》两本说明书，又撰成《灵宪》一部，绘制《灵宪图》一份。