1908年,继兄张仲钧之后,经宋教仁、谭仁凤介绍加入同盟会。1909年,入学京师大学堂。并秘密从事地下工作。1911年1月,到海参崴,考入俄国东方语文专科学校攻读政治经济学,在此期间曾赴俄彼得堡、莫斯科等地考察,并开始接触俄国革命党人和马克思主义著作。曾赴海参崴深山招募反满骑兵支援辛亥革命。1914年,经外蒙回国至东北从事革命工作,秘密开始马克思主义思想的传播。1917年,在哈尔滨滨江道尹公署工作期间与友人共同创办了东华学校,后改名为哈二中,该校成为中共东北建党的据点和国内革命者赴苏俄学习和考察的中转站。1918年,受俄国十月革命影响,为接触相关的宣传材料,再赴海参崴,开始翻译列宁起草的《俄国共产党党纲》。同时致函孙中山、蔡元培等建议成立社会主义研究会,中俄互助,以学习十月革命的经验,避免以往仅仅利用新军和会党的不足。1919年7月,应邀回到北京进入北京大学图书馆编目室工作,并依靠这里的便利条件,与李大钊、陈独秀等组织了社会主义研究会,宣传俄国十月革命。同时任外交部俄文专修馆教员,是瞿秋白等的老师。从1919年到1922年,曾三次向孙中山建议实行“联俄、联共、扶助农工”的三大政策。1920年出版《俄国共产党党纲》中译本,秋季,任北京大学俄文专修科教员,曹靖华是二期的旁听生。1921年与北大俄文教员柏烈伟合编出版《俄文文法》一书。 同年与熊希龄、李大钊等创“俄国灾荒赈济会”,熊希龄任会长,李大钊任文书股副主任,张西曼任总务股副主任。并在会上为前来北京的苏俄全权代表越飞和熊希龄之间任翻译。1922年1月以陈独秀为首的中共中央执行委员会将张西曼译的《俄国共产党党纲》作为“康民尼斯特(共产主义的音译)丛书第二种”印行初版本,据陈独秀1922年6月30日给共产国际的报告,初版即发行3000册,译者笔名用的是“希曼”。1923年出版《中等俄文典》。同时兼任冯玉祥学兵团中吉合、何基沣、边章武所在连的俄文教员,并创办了中国大学、民国大学等一系列学校的俄文班。1924年,创办北方交通大学俄文班。张冲是该校俄文班第二期学生。1925年,在北京创办中俄大学。出版《新俄罗斯》读本。1926年,1月17日在北京参加各界纪念黄爱、庞人铨大会,再版《中等俄文典》和《新俄罗斯》读本。中共中央执行委员会印行《俄国共产党党纲》中译本第五版(已发现有两个不同的第五版版本)。北伐军占领武汉后,南下任武汉国民政府政治顾问,兼鲍罗廷外交顾问。1927年,参加筹备成立武昌中山大学,任校务委员会委员兼法学院院长、俄文法政学系主任。出版《苏俄民法》、《苏俄刑法》、《苏俄宪法》。中共中央执行委员会印行《俄国共产党党纲》第六版。“七·一五”汪精卫叛变后营救中大师生二百余人出狱。1928年,与高鲁等4人同时担任大学院秘书,辅佐蔡元培掌管全国的大学教育。1929年,任孙中山奉安专刊编辑主任,6月参加奉安大典,后任北平大学法商学院教授,于伶、宋之的、王季愚等受教于先生,同时兼任陆军大学政治教官,是杜建时、黄翔、郭汝瑰、黄维等的老师。1930年,译著《苏联文学家传略》刊南京《民生报》。1931年,随陆军大学迁往南京,“九·一八”事变后积极主张抗战到底,反对妥协投降。1932年,任参谋本部边务组专门委员。同时在中央大学教授“俄国近代史”。日寇进攻上海,蒋介石坚持“攘外必先安内”政策,疯狂围剿苏区,先生是秋向蒋介石条陈宪政改造,力主停止内战,建立民主统一政权,对日本绝交、宣战,以政见不协,拒任蒋介石让他担任的湖北省主席的邀约。1933年,任行政院新疆建设委员会委员。1934年,《中国边疆图书总目》初稿成。1935年,在南京发起创建中苏文化协会,任常务理事。1936年,出任蒙藏委员会委员、国民政府立法委员,支持南京各界救国会的工作。在北平大学法商学院第一个开设了“抗战的国家总动员”课程,号召学生积极投身抗战。1937年,抗日战争爆发后,参加“庐山谈话会”,呼吁停止内战,国共合作,全国一致抗击日寇。参加发起中华全国文艺界抗敌协会。援助绥远抗战,救助七君子和孙晓村、曹梦君等救国会人士出狱。1938年,在武汉发起国际反侵略协会中国分会,3月两次发表公开声明,为陈独秀的“汉奸”问题辩诬。特别是3月18日的第二次声明,顶着巨大的政治压力,更坚决表示了“敢负责”为陈独秀辩诬的立场,坚持认为陈独秀“至少是个爱国的学者”,斥责康生、王明在没有确凿证据的情况下就指斥陈独秀是“汉奸”的行为是“骨肉相残,殃民祸国”。1939年,就“五·三”、“五·四”重庆大轰炸致函《新华日报》表示慰问。任中国边疆学术研究会理事长,1941年,10月兄张仲钧因抨击湘省时政被暗杀,回湖南奔丧。1943年,积极营救被盛世才关在新疆狱中的赵丹。1945年,在重庆创办《民主与科学》杂志。任中央大学教授,1946年1月与楮辅成、许德珩等任九三学社筹备组成员。2月任中国民主宪政促进会理事长、4月离开重庆返回南e799bee5baa6e997aee7ad94e4b893e5b19e31333361303539京,5月4日当选九三学社第一届理事会理事、中央大学教授。11月发表谈话,反对蒋介石召开伪国大。1947年,从上年底积极参加反饥饿、反内战、反迫害的学生运动,多次发表公开演讲。为此家中受到特务搜查,被免去立法委员等一切职务,被开除国民党党籍。1948年底,在中国共产党帮助下,秘密离开南京,先后到达江汉军区和中原军区,受到李先念、邓子恢和陈毅等的宴请。1949年2月抵达北平,4月参加南社新南社雅集,后随民主东北参观团赴东北解放区,6月参加社会科学工作者代表大会筹委会,并出席第一次全国文代会。1949年7月10日,因多年革命奋斗积劳成疾,身患肺癌在北京病逝,遗嘱“生不能多作贡献于中国受苦的人民,死亦不愿玷污净土”,愿将遗体捐赠协和医院“作科学上继续解剖研究之用”,“以福利于后之患者”,终年仅54岁。