光绪二十四年(1898年)2月12日生于河南项城,系张锦芳之子,袁世凯的表侄。光绪三十年(1904年),与一个妹妹一起过继其伯父张镇芳。7岁入私塾,9岁能写诗,享有“神童”之誉。宣统三年(1911年),张伯驹与袁世凯的几个儿子一起入天津新学书院,开始了学校生活。新学书院是天津的最早由外国教会办的学院,1902年由英国基督教伦敦会创办。院址在法租界海大道(原和平区大沽路十七中学校址)。民国元年(1912年),父亲张镇芳由署理直隶总督转任河南都督,张伯驹随父赴河南开封,入河南陆军小学读书。民国三年(1914年),随父亲迁居北京,长居于此。民国五年(1916年),由其父张镇芳做主,娶安徽亳州女子李月娥为妻。同年入袁世凯混成模范团骑兵科学习。民国七年(1918年),毕业于袁世凯混成模范团骑兵科,并由此进入军界,历任安武军全军营务处提调、陕西督军公署参议。后曾在曹锟、吴佩孚、张作霖部任提调参议等职(皆名誉职)。民国十六年(1927年)起投身金融界。历任盐业银行总管理处稽核,南京盐业银行经理、常务董事,秦陇实业银行经理等职。民国十九年(1930年),张伯驹与李石曾、齐如山、梅兰芳、余叔岩、冯耿光等组织了“国剧学会”。民国二十六年三月十四日(1937年),张伯驹40岁生日,为了赈灾所演的一出《失空斩》,群星闪耀,盛况空前。抗日战争爆发后,一度去西安,后致力于写诗填词。民国三十年(1941年),被非法绑架近八个月。是年秋,携全家入秦途中,将国宝《平复帖》缝入衣被。抗战胜利后,曾任国民党第11战区司令长官部参议、河北省政府顾问、华北文法学院国文系教授,故宫博物院专门委员,北平美术分会理事长等职。民国三十六年(1947年)6月在北平参加中国民主同盟,任民盟北平临时委员会委员,参加北大学生会助学运动、反迫害、反饥饿运动、抗议枪杀东北学生等爱国民主运动。北平解放后,曾任燕京大学国文系中国艺术史名誉导师、北京中国书法研究社副社长、北京京剧基本艺术研究社副主任理事、北京棋艺研究社理事兼总干事、北京中国画研究会理事、北京古琴研究会理事、文化部文物局文物鉴定委员会委员、公私合营银行联合会董事、第1届北京市政协委员、中国民主同盟总部财务委员会委员、文教委员会委员、联络委员会委员。