直隶南皮(今河北南皮)人。字孝达，号香涛、香岩,又号壹公、无竞居士，晚年自号抱冰。汉族，清朝洋务派代表人物之一。1837年9月12日出生于贵州兴义府（当时其父张瑛任兴义知府），少时在贵州兴义府署（今安龙）长大。其人博闻强识，文才出众，年方十一，即为贵州全省学童之冠，作《半山亭记》，名噪一时。此记全文，刻于安龙招堤畔之半山亭。十二岁在贵阳出版第一本诗文集。咸丰三年（1853年），回直隶南皮应顺天乡试，名列榜首。同治二年（1863年），与贵州人李端棻同为进士，后历任翰林院编修、教习、侍读、侍讲学士及内阁学士等职。其间，为清流派重要成员，与张佩纶、黄体芳、宝廷、陈宝琛、吴大澄、张观准、刘恩溥、吴可读、邓承修、何金寿等人一起，放言高论，纠弹时政，抨击奕䜣、李鸿章等洋务派官僚，有“四谏”、“六君子”、“十朋”之称。

1881年（光绪七年），授山西巡抚，为任封疆大吏之始。以后政治态度一变，大力从事洋务活动，成为后期洋务派的主要代表人物。1884年春，中法战争前夕，奉命署理旋又补授两广总督。任内力主抗法，筹饷备械，起用前广西提督老将冯子材等，击败法国军队。同时，在广东筹建官办新式企业，设立枪弹厂、铁厂、枪炮厂、铸钱厂、机器织布局、矿务局等；以新式装备和操法练兵，设广东水陆师学堂。1889年，调湖广总督。以后十八年间，除两度暂署两江总督外，一直久于此任。他将在广东向外国订购的机器移设湖北，建立湖北铁路局、湖北枪炮厂、湖北纺织官局（包括织布、纺纱、缫丝、制麻四局）。并开办大冶铁矿、内河船运和电讯事业，力促兴筑芦汉、粤汉、川汉等铁路。1894～1895年署督两江时，仿德国营制，在江宁（今江苏南京）筹练江南自强军，后又以之为基础在湖北编练新军。为培养洋务人才，尤注重广办学校，在鄂、苏两地设武备、农工商、铁路、方言、普通教育、师范等类新式学堂，并多次派遣学生赴日、英、法、德等国留学。在举办洋务事业中，还大量举借外债，是为中国地方政府直接向外国订约借款之先。

1894年8月1日甲午中日战争后，张之洞曾奏请派马队“驰赴天津，听候调遣”，并想以“外洋为助”。他鉴于“倭势日强，必将深入”，建议“慎固津沽及盛京”。10月26日致电李鸿章，提出“购兵船、借洋款、结强援”三项主张。10月底，日本军队强渡鸭绿江后，辽沈危急，张之洞再提出“购快船、购军火、借洋款、结强援、明赏罚”五事。11月2日，调署两江总督。11月7日，他在致李鸿章电中指出“无论或战或和，总非有船不行”。11月下旬，日军围困旅顺，张之洞先后致电李鸿章、李秉衡，要求急救旅顺，均无效。

1895年初，日军进犯山东半岛，张之洞给山东巡抚李秉衡发急电，建议李“责成地方官多募民夫，迅速星夜多开壕堑，于要路多埋火药，作地雷”，以阻止日军进犯。并表示拟拨枪支弹药支援山东守军。在丁汝昌自杀殉国后，他曾建议将驻扎台湾的刘永福调来山东抗日，保卫烟台。当张之洞得悉清廷有割台海于日之说，于2月28日致电朝廷，沥陈利害，极力反对割台。并提出保台的“权宜救急之法”有二：一、向英国借巨款，“以台湾作保”，英必以军舰保卫台湾；二、除借巨款外，“许英在台湾开矿一、二十年”，对英有大益，必肯保台。3月29日，张之洞致电唐景崧，一方面鼓励御倭；一方面建议起用百战之将刘永福，同时致电刘永福，建议他“忍小任大，和衷共济，建立奇功”。

《马关条约》签订后，张之洞于4月26日向清廷上奏，提出废约办法“惟有乞援强国一策”。5月20日，清廷谕令唐景崧“著即开缺，来京陛见。其台省大小文武各员，并著唐景崧令陆续内渡”。张之洞认为“此时为台之计，只有凭台民为战守，早遣无用客勇，以免耗饷，禁运银钱内渡，以充军实”。24日，张之洞从唐景崧来电中得悉“日内台民即立为民主国”之事，27日上奏，认为台湾“现自改为民主之国，以后筹械等事，自未便再为接济，以免枝节”。6月3日，日军攻陷基隆港。5日，张之洞仍致电唐景崧，希望他激励士勇民众坚守台北府，并鼓励唐“自率大支亲兵，获饷械，择便利驻扎，或战、或攻、或守，相机因应，务取活便，方能得势。”可是唐景崧辜负了台湾人民的期望，7日乘船退回厦门。最后只剩刘永福在台湾领导军民坚持抵抗日本侵略军。但是“饷械奇绌”，多次向张之洞求援，张之洞虽有饷械，却不敢接济，10月19日，刘永福战败，退归厦门。

在湖广、两江总督任上，张之洞颇得一部分具有维新思想的知识分子好感，并任用其中一些人充当幕僚。戊戌变法时期，起先以支持维新活动的面目出现。1895年秋京师强学会成立时，捐金五千为助；未几上海强学分会成立，被推为会长，并派旧属汪康年助办《时务报》；同时对湖南南学会和《湘学新报》亦颇表赞助。但当维新运动日益发展、新旧斗争渐趋激化后，即表明与维新派的分歧，登报声明自除会长之名，对《时务报》的进步言论大加干涉，并严斥积极支持变法维新的湖南巡抚陈宝箴、学政徐仁铸等。1898年4月，撰《劝学篇》，提出“中学为体，西学为用”，维护封建纲常，宣传洋务主张，攻击维新思想，反对变法运动。1900年义和团运动爆发后，主张“安内乃可攘外”，多次上书清廷，要求对义和团严加镇压。是年夏，八国联军进逼京津，清政府对外宣战，乃于地方拥兵自重，并在英国策动下，与两江总督刘坤一、两广总督李鸿章联络东南各省督抚，同外国驻上海领事订立《东南互保章程》九条，规定上海租界由各国共同“保护”，长江及苏杭内地治安秩序由各省督抚负责。8月间，在汉口通过英国领事，破获设于英租界的自立军机关，捕杀唐才常等人。随后又在鄂、湘、皖镇压了由维新派唐才常、林圭、秦力山等联络长江中下游哥老会发动的自立军起义。

1901年清政府宣布实行“新政”，设督办政务处，命张之洞以湖广总督兼参预政务大臣。旋与刘坤一联衔合上“江楚会奏变法三折”，提出“兴学育才”办法四条，及调整中法关系十二事，采用西法十一事，为“新政”活动的重要蓝本。1903年，会同管理学务大臣商办学务，仿照日本学制拟定“癸卯学制”（即1903年经修改重颁的《奏定学堂章程》），在全国首采近代教育体制。1905年后，资产阶级革命运动兴起，在东南地区破坏革命组织，镇压革命派领导的武装起义，因此受到社会进步舆论的强烈谴责。1907年调京，任军机大臣，充体仁阁大学士，且兼管学部。次年清政府决定将全国铁路收归国有，受任督办粤汉铁路大臣，旋兼督办鄂境川汉铁路大臣。光绪帝和慈禧太后死后，以顾命重臣晋太子太保。1909年（宣统元年）病故，谥文襄。遗著辑为《张文襄公全集》。