衡在曹魏时期被封为德阳乡侯，又进封汝阳子，为驸马都尉。晋武帝司马炎接收禅让建立西晋后，于泰始元年十二月丁卯（266年2月9日）封司马衡为常山王，食邑三千七百九十户。泰始二年二月己未（266年4月2日），司马衡去世，谥号孝。司马衡没有儿子，以大哥安平世子司马邕第四子司马殷为后嗣。