1908年进入临清高等小学堂就读，1910年毕业后进入天津市北洋法政学堂，1911年加入中国同盟会，并转入济南法政专门学校。1914年，前往奉天（今沈阳市）。张投效陆军第三师随营学校。后加入军籍，投效第二十师第三十九旅第八十七团（团长车震），驻屯在新民屯镇。1916年，护国战争爆发，车震已升为旅长，率第三十九旅至湖南长沙以镇压护国军。当时湖南将军汤芗铭将第三十九旅扩编为湖南陆军第一师，师长车震，张自忠被委任为军官，任师部幕僚。但该师旋即被湖南护国军第一师击败，所部瓦解。张自忠遂改投冯玉祥第十六混成旅