1914年10月5日，张震诞生于平江县长寿镇黄塅一手工业家庭。
张震将军1927年夏，高小毕业后，到一家店铺当学徒。这时，蒋介石叛变革命，湖南发生“马日事变”，张震参加了纠察队，任平江县劳动童子团副团长，拿起梭标、鸟枪跟“清乡”军作垂死战斗。
1928年3月，张震参加了著名的平江20万农军攻打县城之役。
1930年，张震加入中国共产党并参加中国工农红军，在彭德怀的红五军团第二纵队特务大队任宣传员，后任红三军团第一师第一团四连政治委员，长征前夕任红三军团第四师十团营长。历任红军宣传员、连政委、营长、团参谋长。曾参加一、二次和中央苏区第一、二、三、四、五次反“围剿”作战及两万五千里长征。到达陕北后，任红一军团第四师第十二团参谋长，参加吴起镇、直罗镇、山城堡与东征、西征等战役。
1945年抗日战争起，张震任八路军驻晋办事处参谋、科长，新四军游击支队参谋长、新四军第六支队参谋长、八路军第四纵队参谋长，新四军第四师参谋长兼淮北军区参谋长，参与开辟豫皖苏边抗日根据地，协助彭雪枫率部挫败日伪军一九四二年冬季“扫荡”，并参与指挥山子头战役。后兼新四军第四师第十旅旅长兼淮北路西军分区司令员，率部参加华中抗日根据地一九四五年攻势作战。曾兼抗日军政大学四分校副校长。
解放战争时期，任华中野战军第九纵队司令员兼政治委员，华东野战军第二纵队副司令员、一兵团参谋长，第三野战军参谋长，华东军区兼第三野战军参谋长。
中华人民共和国成立后，任中国人民解放军总参谋部作战部部长，第二十四军代军长兼政治委员，中国人民解放军军事学院副院长、院长，武汉军区副司令员，葛州坝水利工程指挥部政委，总后勤部副部长、部长，中国人民解放军副总参谋长，国防大学校长。
1955年，被授予中将军衔。荣获二级“八一勋章”、一级“独立自由勋章”、一级“解放勋章”。1988年授予上将军衔。是第五届全国人民代表大会代表，中国共产党第十一届候补中央委员、第十二届中央委员。一九八五年在中国共产党全国代表会议上被增选中央顾问委员会委员。
1992年，任中央军委副主席。
2015年9月3日17时，张震同志因病在北京逝世，享年101岁。