同治十年（1871年）辛未科二甲进士，授翰林院侍讲。1884年，以三品卿衔会办福建海疆事宜，并兼署闽省船政大臣。后因马江败绩遭劾。1884年底，谪戍塞上张家口。历经塞上三年戍所生活。1888年4月，戍满赐还，入李鸿章在津节署。寓居津门七年。1895年，再遭弹劾，始遁迹南京。光绪辛丑年（1901年），再奉旨入都，以翰林院编修身份随同李鸿章办理交涉事宜[1]。
袁世凯评价说，“天下翰林真能通的，我眼里只有三个半，张幼樵、徐菊人、杨莲府，算三个全人，张季直算半个。”张佩纶著有《涧于集》《涧于日记》[2]。
