生平
父親張印塘，曾任安徽按察使，但於張佩綸幼時逝世，令張佩綸兒時家景清寒。
同治十年（1871年）辛未科二甲進士，授翰林院侍讲，早年在京城與李鴻藻、潘祖蔭、張之洞、陳寶琛、寶廷等同為「清流」，以彈劾大臣而聞名，例如李鴻章及對俄國談判示弱的崇厚等。
1884年福州馬尾對法國之戰前夕，張佩綸自左都御史被外放至福建軍務會辦，然張不理會詹天佑等人的警告，對以商船示人而停泊在馬尾港達一月的法國戰艦掉以輕心，致令馬尾海戰中福建水師甫開戰即全軍覆沒，張佩綸亦因兵敗後逃跑而被革職，充軍东北。因張佩綸早年奏章中好談軍事而領兵時棄陣潛逃，故被時人譏為马谡。
1888年，張佩綸充軍回京後卻得早年政敵李鴻章欣賞其才華而招為婿，将长女李菊藕（1866年-1912年）嫁给他作填房。然因李鴻章為避私嫌而不願保舉張氏，李鴻章逝後張佩綸更覺起復無望，55歲时以布衣之身憂鬱離世。
家庭
張佩綸結過三次婚，有三子一女。元配朱芷薌（?-1879年）生有二子：長子張志滄（早夭），二子張志潛。繼室邊粹玉（?-1886年），在張佩綸被流放期間病歿，無子女。與李菊藕生有一子一女，儿子张志沂（1896——1953）即近代著名女作家張愛玲的父亲，女儿张茂渊（1898-1991）。
張佩綸和李菊藕曾合作編輯張佩綸在被流放時所著寫的幾部書，包括《管子注》二十四卷與《莊子古義》十卷和《澗于集》與《澗于日記》。夫婦二人更合寫了一本食譜與一部武俠小說。