科进士。次年，任嘉定县知县，政绩卓着。任满，升吏部主事。历升考功、文选司郎中。张守直善选人才，曾推荐王锡爵、郭泰、许劭等人，不谄媚权相严嵩。升大理寺少卿，审理严世蕃案。升光禄寺卿。其为官素以廉洁着称，以工部左侍郎，主持显陵修建。隆庆四年（1570年）升户部尚书，采取节约财政开支的举措。隆庆六年（1572年）七月致仕回乡。卒葬本县北峪村。
家族.曾祖张成；祖父张士能，知县；父张继本，州吏目。嫡母王氏；生母高氏。