他在张学良手下任东北边防军司令长官公署军事参议官兼空军代理总司令。九一八事变爆发后，张焕相受到关东军支持，参加了满洲国建国工作。此后他任满洲国协和会指导部部长。满洲国建国后的1937年（康德4年），他任司法部大臣。1942年（康德9年）9月，他改任参议府参议。满洲国灭亡后，张焕相免于遭到苏联逮捕。中华人民共和国建国后的1951年，他在镇压反革命运动中被逮捕，关押在抚顺战犯管理所。此后，他在所内接受思想改造。1962年6月2日，张焕相在关押期间病逝。享年81岁。