东汉时期，地震比较频繁，从公元96-125年的30年中，就曾发生了23次比较强烈的地震，震区有时大到几十个郡。 138年3月1日（汉永和三年二月初三日）突然地动仪朝向西北方向的钢球落了下来，掉进仪器下面的蟾蜍口里。可是，洛阳居民谁也没有感觉到地震。几天后，陇西（今甘肃）驿者日夜奔驰来京师，报告陇西地震，二郡山崩（震级约为6.5级）。陇西正好在洛阳的西北方向。 此事消除了人们的怀疑，并称他的候风地动仪“验之以事，合契若神”。

这次地震是由个别专家演绎出来的，发震日定为阳嘉三年十一月十一日（134年12月13日），地点定在陇西汉阳（今甘肃天水），震级7级。陇西地震是张衡地动仪的惟一测震实例，亦是检验地动仪复原模型是否合理的一个关键性判据。但长期以来，一直被误作公元138年2月28日的金城－陇西地震，因与史料矛盾而被国内外的研究所否定。本文通过对史料的详细考证，特别分析了《后汉书》对陇西地震的描写、各种史料揭示的当时历史背景、张衡的生平、张衡的诗文、汉代地名考，对比了清朝5次历史地震，估算了其烈度衰减，得出结论：这次陇西地震的时间应为公元134年12月13日（阳嘉三年十一月壬寅）。作为一个粗估，其震中在天水一带，震级约7级。张衡晚年的悲剧也与这次地震有关。本文还利用近年3次陇西地震在洛阳台的宽频带地震记录，从震级定义、数字宽频带地震记录和小震记录合成大震记录等3个方面进行了数值模拟。得到洛阳灵台处的水平向最大地动位移应为6~8mm，最大加速度则不大于l0^(-2)m/s^2。这些结果对新完成的张衡地动仪的科学复原模型起到了重要的定量检测作用。