北斗七星中第三顆星「天機」和第五顆星「玉衡」的合稱。也用以代指北斗。《後漢書．卷二九．申屠剛鮑永郅惲列傳．郅惲》：「臣聞天地重其人，惜其物，故運機衡，垂日月。」《宋書．卷二三．天文志一》：「夫琁玉，貴美之名，機衡，詳細之目，所以先儒以為北斗七星。」
古代觀測天體的儀器。《宋書．卷二三．天文志一》：「渾儀，羲和氏之舊器，歷代相傳，謂之機衡，其所由來，有原統矣。」《南史．卷三三．列傳．范泰》：「尋銅之為器，在用也博矣，鍾律所通者遠，機衡所揆者大。」也作「璣衡」。
比喻機要的官署或職位。《後漢書．卷三○下．郎顗襄楷列傳．郎顗》：「尚書職在機衡，宮禁嚴密。」《北史．卷九二．恩幸列傳．序》：「若乃心利錐刀，居臺鼎之任；智昏菽麥，當機衡之重。」