张桢字约中，汴梁人。幼年刻苦读书，登元统元年(1333)进士及第，授彰德路录事，征召为河南行省属官。桢初娶祁氏，祁生于富贵之家，自命不凡，见桢贫穷，不以礼相待，结婚一月将她离弃。祁的兄长向官府控告，并且污蔑桢有不可告人之事，左右司官信以为真，桢因此称病不到任视事，以致积案堆积很多，平章政事月鲁帖木儿愤怒地说“：张桢是刚强正直之士，岂是你们能议论的么？”郎中虎者秃拜谒谢罪，这才上任视事。范孟作乱，杀害月鲁帖木儿等，城中大乱，桢深夜逃出城外，得幸免。
过了一年，授高邮县尹，县民没有因私情拜谒他的。县民张提领，以侠义自任，以威势擅自决断乡里是非。一日，到县有所托，桢将他逮住，弄清了他的全部罪行，乡里中受他压抑的人都来控诉，于是对他施以杖刑并流放，人们都称快。守城千户狗儿妻崔氏，被她家的小老婆说坏话，虐待而死，其鬼魂依附于七岁女孩到县向桢控诉，拘留狗儿及其小妾，审问都认罪，人们以为桢是神明。
任中政院判官，至正八年(1348)，拜监察御史，弹劾太尉阿乞剌欺蒙皇上之罪，并说：“明里董阿、也里牙、月鲁不花，都是陛下不共戴天之仇，伯颜贼杀害皇室嘉王、郯王一十二口人，根据古代法律，应全家抄斩，而今他的儿子兄弟还在朝廷任官职，应赶快杀掉或放逐。别儿怯不花依附权势，也应迅速贬官远逐。现在灾害异常不断，盗贼蜂起，海寇敢于欺君，边防统帅敢于轻视寇情，若不整顿，可能会有唐末藩镇之祸，后悔不及。”皇上不听。
待毛贵攻陷山东，上奏疏陈述十祸，其中根本之祸有六，征讨之祸有四，历数其弊端：一是轻大臣，二是权纲不振，三是图安逸，四是杜绝言路，五是人心涣散，六是滥施刑狱，这都是根本的祸害。至于他说的图安逸的祸大意是“：臣伏见陛下在盛年时，继承王位，经历艰难而登大宝，因循治安，没有预先防忧，宽厚、仁爱、恭敬、节俭，渐不如初。现在天下问题很多，国内可算是不安宁了，天道可说是反常了，民情可说是难保了，是陛下猛省之时，小心谨戒危机发生之日。陛下宜卧薪尝胆，奋发悔过，思念祖宗创业的艰难，而今天坠亡之容易。从此实行政德，就可以答谢天意，对百姓诚心诚意，就可以挽回人心。凡是土木的兴建，声色的爱好，饮酒取乐之事，都应勇于痛改。有未指出的地方，也应防微杜渐，在未发生前就予以制止。废除宫女，节省浮费，敬畏天地，抚恤百姓。然而陛下还是安然处之，如同天下太平无事时一样，这就是所说的根本之祸。”至于不慎于调度，不依靠群策群力，不明赏罚，不善于选择将帅，这就是征讨方面的四种大祸。所谓不明赏罚之祸，他说：“臣伏见调兵六年，开始没有规定纪律之法则，又没有激励劝慰的措施，将帅中败而报功，指虚为实，大小相欺骗，上下相依赖，其性情不一，而邀功求赏之心相同，因而有使军队覆没之将，残害民众之将，胆小怕死之将，贪婪之将。对他们没有惩罚、警戒，军队所到之处，鸡犬抢劫一空，财货抢尽。及其当面奉承，反而受赏。现在克复的地方，皆为荒墟之地，河南的封地三千余里，郡县星罗棋布，每年税收钱粮以数百万计算，而今天所存的仅封丘、延津、登封、偃师三四个县。两淮之北，大河之南，到处萧条。众所周知，有土有人有财，然后才可希望军不缺人，粮饷不缺，现在寇敌所到之处，固然不忍心去说它，即使未到之处，尤可寒心，像这样而希望不缺乏军队，不缺粮饷，除非使老天下雨长庄稼，地里涌出金子。如今朝不保夕，何况以地方有限之财力，而去供给将帅无穷之贪欲呢？这就是祸乱的来由。陛下供佛求福，养着僧人祈求消除祸灾，天寿节禁止屠宰，这些都是虚名。现在天下已在杀人，陛下泰然不理，而说我将以这样的方式求福，可是福从哪儿来呢？颍州之寇，开始时勾结白莲教，以佛法诱惑众人，终于形成权威，以兵抗拒，观其动向，迅速可畏，其势非亡我国家不可。堂堂天朝，不思平乱，反而成祸乱的根源，其祸极惨，其毒极深，关系最大，有识之人为之惋惜，有志之人为之痛心，这就是征讨祸啊。”奏疏进呈后，皇帝并没有省悟，权臣讨厌他的鲠直而无法容忍。
二十一年任山南道肃政廉访佥事，到了那里就弹劾中书参知政事也先不花、枢密院副使脱脱木儿、治书侍御史奴奴弄权误国之罪，这些劾奏均没有答复。正当此时，孛罗帖木儿驻兵大同，察罕铁木儿驻兵洛阳，而毛贵占据山东，势力向京畿逼近，二将坐视寇贼不进军，正在以争夺晋、冀为其能事，相互交战，互有胜负，朝廷派遣也先不花、脱脱木儿、奴奴前往解劝，接受命令后，又不前进。桢又说他们“贪婪、软弱、昏庸、卑鄙，心怀苟且偷安之计，无忧国献身之忠。朝廷要二家消除仇恨，协力讨伐盗贼，这是国家之大事，应风驰电掣般地迅速前去，而他们却迂回退缩，绕道延安以西，绕曲数千里，迟迟而行，使两军日夜仇杀，黎民百姓肝脑涂地，实际是这三个人造成的。应马上杀掉他们，以挽救危险的时局。”这奏疏也无答复。桢慨然叹息说“：天下事不可挽救了。”辞职而去，居住河中安邑山间，盖茅屋仅能容膝，有来访问的人，不再谈时事，只是对他们流泪罢了。
二十四年，孛罗帖木儿进犯朝廷，皇太子出走冀宁，奏请任桢为赞善，又委为翰林学士，他都不出任。扩廓帖木儿将辅佐皇太子讨伐孛罗帖木儿，遣使臣传皇太子旨，赐桢上等美酒，并询问时事。张桢在给扩廓帖木儿的复信中，详细陈述和分析了当前国家形势，提出保君父、保社稷、保人民的希望。扩廓帖木儿采纳了他的意见。三年后，张桢去世。