接替赴中央任职的吴官正，出任中共山东省委书记。2003年1月，当选山东省人大常委会主任。2006年5月，已经退休的前中共中央总书记江泽民登泰山，张高丽下令封山两天，自己紧跟在后。2007年3月25日，转任中共天津市委书记，在同年10月22日举行的中共十七届一中全会上，当选中央政治局委员，成为党和国家领导人。
最高领导层.2012年11月15日，在中共十八届一中全会上，张高丽当选为中央政治局常务委员会委员（排名第七），成为正国级领导人。11月21日，不再兼任中共天津市委书记职务。