汉献帝建安十九年（公元214年），刘备进占益州，张翼被任命为书佐；
后来被举荐为孝廉，出任江阳县长、涪陵县令，又先后担任梓潼郡、广汉郡、蜀郡三郡太守。
蜀汉建兴九年（公元231年），张翼接替李恢担任庲降都督，升任绥南中郎将，镇抚南方蛮夷部族，忠于职守。
诸葛亮第五次北伐，提拔张翼为前军都督，兼任扶风郡太守。
诸葛亮去世后，张翼升任前领军，追认前功获封关内侯；
后来又入朝担任尚书，升任征西大将军，假节，晋封都亭侯。
姜维多次北伐曹魏却收效甚微，张翼认为他穷兵黩武，两人常常为此争辩，但姜维每次北伐都带上张翼。
蜀汉景耀二年（公元259年），张翼升任左车骑将军，兼任冀州刺史。
蜀汉景耀六年（公元263年）十月，后主刘禅投降邓艾，蜀国灭亡，张翼与姜维等向钟会投降。
次年正月，姜维与钟会密谋反叛，事情败露，张翼与姜维等人被乱兵所杀。
张翼与廖化被提拔为左右车骑大将军，时人称赞“前有王句，后有张廖”。
姜维屡次北伐，张翼认为蜀汉“国小民劳，不宜黩武”，与姜维在朝堂上争辩，晋朝史家如陈寿、常璩以此称赞他。
成都武侯祠中“武将廊”，有张翼塑像，以示记念。
张翼的高祖父张皓曾担任汉朝司空，曾祖父张纲曾担任汉朝广陵郡太守，都留下了美好的名声和功绩。
汉献帝建安十九年（公元214年），刘备率军围困成都，益州牧刘璋投降。
刘备占领益州，自领为益州牧，张翼在州府担任书佐。
汉献帝建安二十四年（公元219年），张翼被举荐为孝廉，出外担任江阳县长，不久转任涪陵县令，
因功升任梓潼郡太守，后来又被提拔担任广汉郡、蜀郡太守。
蜀汉建兴九年（公元231年），庲降都督李恢去世，张翼接替李恢出外担任庲降都督，升任绥南中郎将，负责镇压抚慰南方蛮夷部族。
张翼执法严厉，得不到当地蛮夷部族的欢心。当地的蛮夷部族老首领刘胄造反作乱，张翼领兵讨伐。
张翼还没有击败刘胄的部众，丞相诸葛亮就用参军马忠代替张翼，征召他返回成都。
张翼的部属都认为，他应该立即骑马返回成都，接受朝廷的处理。
但是张翼却认为，当地的蛮夷部族蠢蠢欲动，图谋反叛，自己因为不称职才被朝廷召回。
但是如今接替的人还没有到来，自己身在战场，就应该抓紧运送存储军粮，为消灭敌人做准备，不能因为被免职就荒废公务。
于是张翼继续指挥军队，毫不懈怠，直到接替他的马忠到达，他才出发前往成都。
马忠凭借张翼做的战前准备，终于消灭了刘胄的叛军。丞相诸葛亮听说了这件事，非常认可张翼的做法。
蜀汉建兴十二年（234年），诸葛亮第五次北伐，率领大军经由斜谷抵达武功，
分兵屯田，打算长期驻扎，任命张翼为前军都督，兼任扶风郡太守。
同年八月，诸葛亮在五丈原染病去世，张翼升任前领军。
后主刘禅追评张翼讨伐刘胄的功劳，赐爵关内侯。
蜀汉延熙元年（公元238年），张翼入朝担任尚书，不久升任征西大将军，假节，晋封都亭侯，负责统率建威地区的军务。
蜀汉延熙十八年（公元255年），张翼与卫将军姜维一起回到成都。
同年七月，姜维再次提议出动大军北伐曹魏，群臣默然，唯有张翼一人在大殿上与姜维争辩，
劝阻北伐，他认为蜀国土地狭小，百姓疲劳，不宜穷兵黩武。
姜维不仅没有听从，反而带领张翼、夏侯霸等将领一起北伐，张翼被提拔为镇南大将军。
同年八月，姜维率领大军抵在枹罕（今甘肃秦安县），继续进兵狄道（今甘肃临洮县），在洮水西畔击败魏国雍州刺史王经，敌人在洮水中淹死数万人。
王经退守狄道城，姜维打算乘胜追击，这时张翼却劝姜维退兵，姜维勃然大怒，
不听张翼的劝告，率领大军围困在狄道城死守的王经，结果久攻不下。
魏国征西将军陈泰率领援军营救王经，姜维只得退兵，驻扎在钟提（今甘肃临洮西南）。
自从张翼提出了不同的意见以来，姜维心里对张翼很不满，但是每次北伐又都拉着张翼一起出征，张翼迫不得已只好随同姜维率兵北伐。
蜀汉景耀二年（公元259年），张翼升任左车骑将军，兼任冀州刺史。
蜀汉景耀六年（公元263年）二月，司马昭命邓艾、诸葛绪、钟会兵分三路讨伐蜀国。
此时大将军姜维屯兵沓中（今甘肃舟曲以西），上表请求