早年曾出仕元朝，官(guan)至樞密院知院，元亡后隨元順(shun)帝逃亡漠北。
洪武十八年（1385年），歸附明朝。
洪武二(er)十一年(nian)（1388年(nian)），參加捕(bu)魚兒(er)海戰役(yi)，因(yin)功被授為(wei)濟(ji)南衛副千戶(hu)，后升任安慶(qing)衛指揮僉事(shi)。
洪武二十三年(nian)（1390年(nian)），隨藍玉征討遠順、散毛諸(zhu)洞。次年(nian)（1391年(nian)），驅逐犯境元軍，一直(zhi)追擊到(dao)鴉(ya)寒山，后被調往燕山左護(hu)衛，仍任指揮僉(qian)事，隸(li)屬燕王朱棣麾下。
洪武(wu)二十六年(nian)（1393年(nian)），隨朱棣(di)(di)出(chu)塞征戰，攻至(zhi)黑松林(lin)，次年(nian)（1394年(nian)）又隨征野人諸(zhu)部。他作戰驍勇(yong)，又足智多謀(mou)，逐漸受到朱棣(di)(di)的器重。當時燕軍諸(zhu)將，“張玉善謀(mou)，朱能善戰”，被朱棣(di)(di)倚為左右手。
建文元年(nian)（1399年(nian)），朱棣發動靖難(nan)之役。張玉率兵(bing)奪(duo)取(qu)(qu)北平九門，并在三日內控制(zhi)北平全城。都指揮使馬宣敗走薊(ji)州（今天津薊(ji)縣(xian)），準備復奪(duo)北平。朱棣采(cai)用張玉的(de)計策，命朱能(neng)突襲薊(ji)州，殺死馬宣，并迫降遵化守軍(jun)。張玉又奪(duo)取(qu)(qu)永(yong)平（今河北盧(lu)龍）、密云，以二衛(wei)精銳充實燕軍(jun)，升任都指揮僉事(shi)。
八月，朝廷調集三(san)十萬(wan)兵馬征討(tao)北(bei)平，以長興侯耿炳(bing)文為主帥。耿炳(bing)文命徐(xu)凱駐軍(jun)河間，又命潘忠、楊(yang)松駐軍(jun)鄚州（今(jin)河北(bei)任丘），自己(ji)率大軍(jun)屯(tun)于(yu)真定（今(jin)河北(bei)正(zheng)定）。張(zhang)玉擔任燕軍(jun)先(xian)鋒(feng)，趁南軍(jun)慶賀(he)中秋之時(shi)，襲破雄縣。
而后，張玉在(zai)月漾橋設伏，生擒前(qian)來援救(jiu)的潘忠、楊松，乘勝奪取鄚州。他隨即(ji)又率(lv)(lv)輕騎窺探真(zhen)定(ding)(ding)軍(jun)營，返回后對朱棣道：“南軍(jun)紀律渙散，應當迅速進(jin)擊真(zhen)定(ding)(ding)。”朱棣遂率(lv)(lv)軍(jun)西進(jin)，并(bing)在(zai)無(wu)極召集眾將謀(mou)議戰略。
當(dang)時諸將都認為南(nan)軍兵馬強(qiang)盛(sheng)，建(jian)議駐軍新(xin)樂。張玉卻道：“南(nan)軍兵馬雖(sui)多，但都是新(xin)兵。我軍乘勝(sheng)直趨真定，必(bi)能破城(cheng)。”朱棣大(da)(da)喜。是月二十(shi)五日，燕(yan)軍在真定之戰中大(da)(da)破耿炳文，俘獲(huo)左右副將軍李堅、寧忠以及都督顧(gu)成等人，斬首三萬級。不久，張玉又擊敗安陸(lu)侯(hou)吳杰。燕(yan)軍軍威大(da)(da)振(zhen)。
同年九月，曹(cao)國(guo)公李景隆繼任南軍(jun)主帥(shuai)，率(lv)部進駐河(he)間(jian)，準(zhun)備(bei)攻打北(bei)平。江(jiang)陰(yin)侯吳高則率(lv)遼東(dong)軍(jun)圍攻永平。朱棣(di)與(yu)張玉(yu)(yu)定下(xia)戰略，決定先集中(zhong)兵力(li)援救永平，而(er)后再回救北(bei)平。吳高聞聽燕軍(jun)來援，撤(che)圍而(er)逃。張玉(yu)(yu)率(lv)輕(qing)騎追擊，俘斬甚眾。
后來，朱(zhu)棣聽從張(zhang)玉的建議(yi)，北上(shang)襲取大(da)(da)寧(ning)（今內蒙古(gu)寧(ning)城），以解(jie)后顧之憂。張(zhang)玉隨軍(jun)前往(wang)，在(zai)兩個時(shi)辰之內攻破大(da)(da)寧(ning)，斬(zhan)殺都(dou)指揮朱(zhu)鑒，擒獲都(dou)指揮房寬(kuan)。朱(zhu)棣收編寧(ning)王朱(zhu)權(quan)所(suo)部兵馬(ma)，實力大(da)(da)增。
十月，朱棣聞(wen)聽李景隆圍困北平(ping)，遂回師救援(yuan)，途中在會州（今河北平(ping)泉西(xi)南(nan)）整編軍隊(dui)。他將(jiang)燕軍分編為中前(qian)后左(zuo)右五(wu)軍，以張玉統(tong)領中軍。
十一月，燕(yan)軍(jun)在鄭村壩之戰中(zhong)擊敗李景(jing)隆(long)，趁(chen)勝抵達(da)北平城下。北平守軍(jun)也鼓噪殺出，內外夾攻，大破(po)南(nan)軍(jun)。
建文二年(nian)（1400年(nian)），張玉隨朱(zhu)棣攻破廣昌、蔚(yu)州(zhou)、大同。李(li)景隆(long)收集(ji)敗軍，準備再(zai)攻北平。張玉認(ren)為兵貴神(shen)速，率部馳奔白溝河（今河北雄縣境內(nei)），以逸待勞，而后(hou)率精騎出(chu)擊，再(zai)次大敗李(li)景隆(long)。
五月，張玉奪(duo)取德州，追擊南軍至(zhi)濟南。但圍城三個月，始(shi)終(zhong)不(bu)能破城，最終(zhong)只得(de)撤軍。
十月(yue)，張玉再(zai)破(po)滄(cang)州(zhou)，擒獲守將徐凱(kai)。
同(tong)年十(shi)(shi)二月（1401年1月），燕軍進攻東昌（今山東聊城），與(yu)(yu)歷城侯盛庸相遇。當時，盛庸背(bei)城列陣。朱(zhu)棣率(lv)軍沖(chong)擊南軍左翼，后又沖(chong)其(qi)中堅，結果(guo)被盛庸重(zhong)重(zhong)包圍。張玉(yu)(yu)、朱(zhu)能分兵兩(liang)路，率(lv)部(bu)相救。朱(zhu)棣與(yu)(yu)朱(zhu)能會(hui)合，乘機突(tu)圍而出。張玉(yu)(yu)不知朱(zhu)棣已被救出，仍在陣中沖(chong)殺，格(ge)殺數(shu)十(shi)(shi)人，最終傷重(zhong)力(li)竭(jie)而死，時年五十(shi)(shi)八(ba)歲。
建文四年（1402年）六月(yue)，朱(zhu)棣攻入南京，即位為(wei)帝，是為(wei)明(ming)成祖，追贈張玉(yu)為(wei)都指(zhi)揮同知。同年九月(yue)，張玉(yu)又被追贈為(wei)奉(feng)天靖(jing)難推誠宣(xuan)力(li)武臣，特進榮祿大夫、右柱國(guo)、榮國(guo)公，謚號忠顯。
洪熙元年(nian)（1425年(nian)）三月，張玉被加封為(wei)河間王(wang)，改謚忠武(wu)，并得到“配享太廟(miao)”的殊榮(rong)(rong)，與東平王(wang)朱(zhu)能、金鄉侯王(wang)真、榮(rong)(rong)國公(gong)姚廣孝一同(tong)附祭于成祖廟(miao)廷。
朱棣：①吾倚玉(yu)足濟大(da)事(shi)！②張(zhang)玉(yu)才備智勇，論靖難功當第一。
朱高熾：①張玉識見謀(mou)略，卓然老成(cheng)，非諸侯所及，且端方(fang)有匡直之益，誠難(nan)得也。②太宗文皇帝以大圣之德(de)，順天應人，載安宗社，亦賴(lai)卿等秉義懷忠，一心為國(guo)，奉(feng)天靖難(nan)之際(ji)，發謀(mou)奮勇(yong)，百戰前當，斬(zhan)將搴旗，所向風靡。暨大功(gong)垂成(cheng)，挺身陷陣，惟(wei)義所在(zai)，視死(si)如(ru)歸，忠精貫(guan)于日星，功(gong)烈揚于竹(zhu)帛。
楊士奇(qi)：王為人莊(zhuang)重(zhong)沉(chen)毅，涉(she)獵書(shu)史，明其大(da)義，而識慮高(gao)遠，治家禮法秩(zhi)然，奉(feng)命(ming)行(xing)師(shi)，紀(ji)律嚴肅，與士卒同(tong)甘苦，未嘗(chang)妄戮(lu)一(yi)人，每(mei)語麾下曰：為將當濺血戰袍，流芳汗簡。蓋(gai)其殉(xun)國之(zhi)忠(zhong)素定，古名將何過焉！
李(li)賢：今世(shi)勛臣之盛(sheng)，無(wu)如張氏一門。蓋永樂(le)初靖難之臣雖(sui)眾，而功(gong)之著者(zhe)河間、定(ding)興兩王也(ye)(ye)；天(tian)順初翊(yi)戴之臣雖(sui)多(duo)，而功(gong)之著者(zhe)文(wen)安、太平兩公也(ye)(ye)。嗚呼(hu)，張氏父子(zi)兄弟四人，咸(xian)(xian)建(jian)非常之功(gong)，此所(suo)以(yi)享福祿榮(rong)名于(yu)當世(shi)，與國(guo)咸(xian)(xian)休也(ye)(ye)。
李贄：成祖舉兵(bing)靖難，王(wang)謀畫為多。事可否(fou)進止，眾論未定者，王(wang)正色(se)數語，立決。
王世貞：玉始事故元，位(wei)掌武，自(zi)拔歸眀，積伐而冠霸僚，復識龍潛之運(yun)，佐之誼(yi)雖不(bu)足(zu)，其略(lve)可稱也。
何喬遠：①玉莊重果毅，策數(shu)越人，軍(jun)中進止，常以數(shu)言決(jue)定，成祖最(zui)倚(yi)信(xin)之。②張玉、朱(zhu)能比于徐、常，姚廣孝若劉(liu)基矣，跡其(qi)終(zhong)始，殆有異(yi)焉。
黃道(dao)周(zhou)：驍勇張玉，燕府元僚(liao)。佐謀收(shou)薊，審敵敗囂。大破景隆，斬堅殞憀。追封榮(rong)國，青史昭昭。（《廣(guang)名將傳》）
查繼佐：①忠武(wu)以(yi)(yi)八百(bai)人起，勢四促(cu)，乃(nai)猝覆耿長興、李九江百(bai)萬(wan)(wan)(wan)之師，靖(jing)難惟若一人矣(yi)。②時中朝領兵，長興以(yi)(yi)七十(shi)萬(wan)(wan)(wan)，曹國以(yi)(yi)五十(shi)萬(wan)(wan)(wan)，再以(yi)(yi)一百(bai)萬(wan)(wan)(wan)，歷城(cheng)以(yi)(yi)六十(shi)萬(wan)(wan)(wan)，并諸軍不止數(shu)十(shi)萬(wan)(wan)(wan)，幾三百(bai)余(yu)萬(wan)(wan)(wan)眾。而燕(yan)山拔戍所遺，但東平及河間，能手(shou)取(qu)資燕(yan)，多寡無(wu)定形也。③靖(jing)難諸將，惟河間、東平與鄞(yin)國而三，然(ran)則三國為(wei)(wei)北平化(hua)國為(wei)(wei)天下(xia)者哉。
張(zhang)(zhang)廷玉(yu)：惠帝承太祖遺威余烈(lie)，國勢(shi)初(chu)張(zhang)(zhang)，仁(ren)聞昭宣(xuan)，眾心悅附。成祖奮(fen)起方隅，冒不(bu)韙(wei)以爭天下，未嘗(chang)有萬全之計(ji)也(ye)(ye)。乃道衍首(shou)(shou)贊密(mi)謀，發機(ji)決策。張(zhang)(zhang)玉(yu)、朱能(neng)之輩戮(lu)力(li)行間，轉戰無前，隕身不(bu)顧。于是收勁旅，摧雄師，四年而成帝業(ye)。意者天之所興，群(qun)(qun)策群(qun)(qun)力(li)，應時并濟(ji)。諸人之得為功(gong)臣首(shou)(shou)也(ye)(ye)，可不(bu)謂厚幸哉！
《歷代群英(ying)歌》：智略(lve)謹厚(hou)稱(cheng)張玉，討服(fu)南安朱(zhu)能是。張輔三平交趾地，姚廣孝(xiao)帷幄高僧。四人靖難功臣(chen)偉，太廟(miao)配享萬年春。（明(ming)成祖(zu)配享功臣(chen)四人）
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