湘乡县人。字伯纯，号天放楼主，晚号志学斋老人。生于清咸丰九年（1859）。少入庠。但不屑科举，注意经世之学。由诸生授分部郎中。光绪十五年(1889)应邀至南京，入两江总督曾国荃幕，兼江南水师学堂提调。曾上书论治国四大纲：“曰正人心，曰求人才，曰理财，曰练兵”，颇为时人称道。
光绪二十二年（1895），张通典入湖南巡抚陈宝箴幕，参与创设湖南矿务总局，任提调。该局于州县设分局十馀处，开采龙王山、水口山及黄金洞诸矿，岁入计200万两。二十四年，又参与创办保卫局。并与谭嗣同、黄遵宪、陈三立等倡办南学会、湖南时务学堂、《湘报》等，使湘省民智大开，学术日盛。及戊戌政变发生，他潜赴湖北。
光绪二十六年（1900），张通典赴上海，与容闳、章太炎、严复等发起召开中国国会于张园，与会者数千人，朝野震动。自立军起义失败后，清廷严捕党人。他曾庇护党人周立，为养晦计，携家居南京有年。曾任两江学务处参议，兼编纂学务杂志，力主昌明国学。先后创办养正学堂、养正女塾、湖南旅宁公学等。后应友人招，至安徽任芜湖皖江中学监督，延聘苏曼殊、陶成章等革命党人来校任教。因谗言横集，辞职运金陵。旋应粤督张鸣岐电邀入桂，专任垦务，设垦牧公司于贵县、柳州，跋涉往来，历数千里。继游肇庆，辟良港，筑船坞，为粤民所称颂。
宣统三年（1911）春，张通典至广州，值黄兴、赵声策划广州起义，在所举总机关人员中，他与陈犹龙（左仲远）、龚超三人被称为“皆有才，可办事，惟宜一方”之人材，遂与共谋，并加入同盟会。后赴江苏。八月武昌起义爆发后，协助光复苏州，
民国元年（1912）1月，南京临时政府成立，张通典任内务司司长及临时大总统府秘书。及袁世凯任总统，政府北迁，他解职归沪，闭户自课子女。后退隐湘中，一度办理湘潭厘金。
民国4年（1915）夏，湘中水灾，张通典赴各地察视灾情， 积劳成疾，不久病逝。著有《天放楼文集》、《袖海堂文集》、《匡言》、《志学斋笔记》等，皆未刊行。女默君，另有传。