Chang Heng Kína központi területén, Henan tartomány Nanyang járásában született. Gyermekkorában nagyon szeretett tanulni, és már korán megmutatkozott a tehetsége az írásban. Amikor 17 éves volt, elhagyta szülőföldjét, és abba a Chang’an városba érkezett, amely a kínai történelemben később sok dinasztiának fővárosa lett és ma Xi’an néven ismerjük. Ott Chang Heng megvizsgálta a történelmi nevezetettségeket, a nép szokásait és a társadalom gazdasági helyzetét. Utána a kiváló képességű Chang Henget az udvar néhányszor kinevezte tisztségviselőnek.
Chang Heng fiatal korában már érdeklődött a természettudományok, különösen a csillagászat iránt. Nem törődve anyagi helyzetével és a társadalmi előítéletekkel, kétszer is lemondott az állásától, és három évig kutatott filozófiát, matematikát és csillagászatot, ami által nagy tudásra tett szert. Ezután kezdett könyvet írni.
Több mint 2000 évvel ezelőtti a Han-dinasztiában Kínában több elmélet is volt a világűr szerkezetével kapcsolatban. Három fő iskolát lehet megkülönböztetni: a Gaitian-elméletet, a Huntian-elméletet és a Xuanye-elméletet. Chang Heng a Huntian-elmélet képviselője volt. Úgy vélte, hogy az ég olyan mint egy tojás, és a föld olyan mint a tojás sárgája. Az ég nagy, a föld pedig kicsi, az ég és a föld mind a levegőben és a vízben lebeg. Ez az elmélet akkor nagyon fejlett volt. Emellett Chang Hengnek az ég és a föld változásáról szóló elmélete is nagyon dialektikus volt. Úgy vélte, hogy mielőtt az ég és a föld elvált egymástól, nagy káosz uralkodott, miután elváltak egymástól, a könnyű anyagok felmelkedtek és ég lett belőlük, a súlyos anyagok leestek és földdé váltak. Az ég a Yangot képviseli, a föld a Yint, és a két fél egymással együttműködve teremtett mindent. Chang Heng még a távolság változásával magyarázta a bolygók mozgási sebességének nagyságát. Az újkori tudomány szerint a bolygók mozgási sebessége kapcsolatban van a Naptól való távolságukkal. Ebből is láthatjuk, hogy Chang Heng magyarázatának van észszerű alapja.
Chang Heng nemcsak az elméleti kutatásoknak szentelte figyelmét, hanem a gyakorlatot is nagyon fontosnak tartotta. Személyesen tervezte az égitestek helyzetét mutató armilláris gömböt és egy földrengésjelző műszert. Ez a műszer volt a világon az első, amely előrejelezte a földrengést. Időszámításunk szerint 138-ban Chang Heng sikeresen lejegyezte a Shaanxi tartományban történt földrengést.
Chang Heng több konkrét égi jelenést figyelt meg és elemzett. Megszámolta, hogy Kína központi területén körülbelül 2500 csillag látható, és alapvetően jól ismerte a holdfogyatkozás okát. Chang Heng úgy vélte, hogy a reggeli, az esti és a déli nap nagysága ugyanaz, viszont a fény miatt reggel és este a nap nagynak, délben kicsinek látszik. Reggel és este a megfigyelő sötét környezetben van, és a sötétben nézi a tárgyat, ami nagyobbnak tűnik mint világosban. Délben az ég és a föld ugyanolyan világos, ezért a nap kisebbnek néz ki. Chang Heng magyarázata nem volt teljesen átfogó, de igazságtartalma is volt.
Chang Heng nemcsak csillagász, hanem a Keleti Han-dinasztia híres írója is volt, továbbá nagyon jól rajzolt, a kor hat híres rajzolója egyikének számított. A kínai történelmi könyvek szerint Chang Heng egész életében 32 tudományos, filozófiai és irodalmi könyvet alkotott.