曾在黑龙江中医学院西学中班、辽宁中医学院研究生班学习。此后任职于哈尔滨医科大学附属第一医院中医科。1971年医院的一位药师偶然在民间发现了一个据称能治疗淋巴结核的药方，由砒霜、轻粉（氯化亚汞）与蟾酥等组成。张亭栋及其团队对该药方进行研究后发现，砒霜（三氧化二砷）可以治疗急性早幼粒细胞白血病。不过此后这一发现长期没有得到足够的关注。1996年陈竺与张亭栋在世界顶级学术期刊《血液学》（"Blood"）上发表论文介绍了此一发现后，才为国际学界所认可。张亭栋也因为此发现而获得过国家自然科学二等奖、美国杜邦科学技术创