地动仪的设计原理是基于地震波的传播特性，通过检测地面的震动来判断地震的方向它通常由一个内部装有水银的容器和一个可以自由摆动的金属锤组成当地震发生时，金属锤会因为惯性而偏离原来的位置，从而指向地震的方向尽管地动仪在地震方位判断方面表现优异，但它并不能预测地震的发生地震的发生往往是。

张衡发明的地动仪具体运行原理在古籍中记载有限，目前存在多种推测一种观点认为是“悬垂摆原理”，地动仪内部有一根“都柱”，类似一个倒立的摆当发生地震时，地面震动，都柱因惯性会发生倾斜，触动与它相连的机关机关被触发后，会带动相应方向的龙口张开，吐出铜丸，落入下方蟾蜍口中，以此判断地震。

1 张衡的地动仪利用了惯性原理它通过一个与地面牢固连接的物体上悬挂的摆来实现，当地面发生运动时，摆的下端由于惯性会相对于地面产生滞后现象2 这种滞后导致摆的运动传递到牙机系统，引发龙吐丸的动作同时，摆的下落还会驱动巧制系统，使摆停止运动，从而防止误动作3 地动仪只能指示一个。

张衡发明的地动仪在一定程度上是有用的以下是具体分析工作原理张衡的地动仪利用了“共振”的物理原理当地震发生前，地震产生的次声波与地动仪中铜柱子的固有频率接近时，铜柱子会吸收能量并发生共振，振幅逐渐增大直至倾倒，从而触发机关，使龙口张开，吐出珠子预测地震由于地震前的次声波传播速度。

1地动仪原理是利用了力学上的惯性原理2地动仪有八个方位，每个方位上均有口含龙珠的龙头，在每条龙头的下方都有一只蟾蜍与其对应任何一方如有地震发生，该方向龙口所含龙珠即落入蟾蜍口中，由此便可测出发生地震的方向3地动仪无法记录发震时刻，更无法记录震级因此，从现代地震学的角度来看。