长期在六机部江洲造船厂工作。1973年加入中国共产党。1985年任江西省九江市副市长，次年调任赣州地区行署专员。1991年升任江西省省长助理，1993年升任江西省人民政府副省长。1995年，调任新疆维吾尔自治区人民政府副主席。1998年，张调任湖南，任湖南省委副书记兼长沙市委书记，2001年任湖南省人民政府代省长，次年正式当选为省长。2003年3月17日，中华人民共和国国家主席胡锦涛发布第二号中华人民共和国主席令，根据中华人民共和国第十届全国人民代表大会第一次会议的决定，张云川被任命为国防科学技术工业委