漢代以後，中國測量天體入宿度和去極度的儀器就長期使用渾儀，但是關於它的起源卻沒能夠清楚。有人曾經認為參加製定《太初曆》的落下閎是渾儀的發明者，但落下閎說他只是根據已知的尺寸製造渾儀而已，並不明白其中的奧妙。看來，在他之前，肯定已經有人製造過渾儀了。
最早期的渾儀結構已經蹤跡難尋了，現在有明確結構的最早的渾儀，由東晉時期前趙的孔挺於光初六年（323年）建成。它有兩層圈環，最外一層由固定的地平單環、赤道單環和子午雙環組成。地平環和赤道環上有刻度，可以讀取資料；子午雙環之間相距三寸，在南北兩極處焊接在一起。裏邊一層是一個有刻度的雙環，後稱四遊環，安裝在通過子午環焊接處的軸上，可以繞此軸隨意轉動。雙環之間夾有一個八尺長的中空管子，稱為窺管，可以繞雙環中心在其面上旋轉。測量時，先轉動四遊環，讓窺管與天體的赤經線重合；再轉動窺管，讓天體落在窺管視界中心。從四遊環上讀取天體的去極度，從外層赤道環上的讀數可以間接求得天體的入宿度。