“前有王、句，后有张、廖”，是当时人们对季汉后期四位主要领兵大将的统称，其中“张”指的就是张翼。而这四人之中，张翼家世最为显赫，其十世祖即为汉初三杰之一的张良，世代公卿。

建安十九年（214年），刘备平定益州，自领益州牧，以张翼为书佐，自此张翼成为刘备集团中的一员，可谓是草创元老，之后不断升迁。

建兴九年(231)，张翼为庲降都督，兼绥南中郎将，驻牂牁郡平夷县，出震南中。张翼秉性执法严厉，遂激起夷民叛乱，张翼出兵讨伐。尚未平定就被征召回朝，他手下的人都认为应该马上快马返回朝中请罪，张翼说：“不可。我因夷民反叛，治政不称职而被召还，然而接替我的人尚未到任，我刚身临战场，应当运积粮草，做好消灭敌人的物资准备工作，岂可因撤职的原故而耽误国家的大事！”于是统率部队毫不松懈，接替他任职的马忠，依靠他准备好的物资而平定叛乱，诸葛亮听说后对张翼颇为赞扬。

建兴十二年（234年）二月，诸葛亮兵出斜谷北伐曹魏，以张翼为前部都督，领扶风郡太守。八月，诸葛亮病逝，大军撤回成都，拜张翼为前领军，并追封之前讨伐刘胄的功劳，赐爵关内侯。

随着诸葛亮的去世，刘备时期的元老级人物已经大部分作古，余者多主张修养生息，不愿北伐，在季汉朝堂之上只有姜维不忘武侯之志，勉力支撑。张翼与姜维的矛盾之处正在于此。

延熙十八年（公元255年），姜维提出了自己的第八次北伐计划，在姜维看来，此时是一个绝好的时机。就在这一年，司马师在镇压了毌丘俭、文钦等忠于曹魏的勤王之师后，病死在返程途中，姜维的老对手郭淮也在今年正月去世，从中央到地方，司马氏正处在权力真空期。

但是，此时已经位列征西大将军的张翼却发出了反对之声，认为“国小民劳，不宜黩武”，但姜维战心已定，为获得张翼的支持，举荐张翼为镇南大将军。同年七月，姜维率领车骑将军夏侯霸、镇南大将军张翼等数万军士出征，并出狄道，于洮西大破魏国雍州刺史王经，王经死伤数万，退保狄道城。正当姜维准备乘胜扩大战果之时，张翼却对姜维说：“可以到此为止了，不宜再向前推进，再前进有可能葬送已取得的大功。”姜维不听依然奋力向前，终于将王经包围在狄道，但一直不能攻破城池。此时已经继任大将军一职的司马昭，命长水校尉邓艾出任安西将军，与征西将军陈泰并力抗击蜀军，并遣太尉司马孚为后援。最终姜维因孤军深入，寡不敌众，九月二十五日撤军退走钟堤（今甘肃临洮南），狄道之围遂解。解围后，曹魏雍州刺史王经慨叹道：“粮食供应不足十天，出击方向不合时机，险些全城覆灭呀！

此后，张翼虽依然跟随姜维出征，但进取心不足。若张翼未加阻拦而是全力以赴的支持姜维，得以攻克狄道，乘胜向东进兵，占据栎阳，得到足够的粮食，再收罗降兵，招纳羌胡，然后东争关中、陇右，进道陇西、南安、天水、广魏四郡，或许历史将会是另一番场景。

景耀六年（263年）十一月，张翼与姜维等到涪县向钟会投降。曹魏景元五年（264年）一月，张翼随钟会回到成都，后钟会密谋造反，成都大乱。张翼在变乱中为乱兵所杀。

陈寿在其所写的《三国志》中，称张翼为“亢姜维之锐”。