[4] Alrededor de sus dieciséis años, viajó al norte, primero a Chang'an, la antigua capital Han, y después a Luoyang, que fue designada después como capital Han.
En el camino a esta última, se dice que pasó por unas aguas termales del Monte Li, lo cual lo inspiró para escribir uno de sus primeros poemas Fu: "Wen-chü'an fu" ( 溫泉 賦, poema en prosa a las aguas termales).
[5] Pasó cinco años en Luoyang (aproximadamente del 95 a 99) buscando instrucción en los clásicos en la academia imperial (Taixue).
[6] Durante una larga época de su vida fue astrónomo real bajo la Dinastía Han del Este, y trazó uno de los primeros mapas estelares, rivalizando con el que creó Hiparco en el año 129 a. C., y desconocido para Zhang.
Explicó los eclipses lunares correctamente, argumentando que se producían cuando la Luna atravesaba la sombra de la Tierra, a la que imaginó como una pequeña esfera suspendida en el espacio, rodeada por un inmenso y lejanísimo cielo esférico.
En una famosa ocasión, una bola cayó sin que se observara terremoto perceptible; pero, varios días después, llegó un mensajero con noticias de un terremoto en Kasu, a 600 Kilómetros de la corte y en la dirección indicada por la máquina.