张梓琳出生于军人家庭，在北京市海淀区长大， 从小就身高腿长显现出体育天分，8岁小学六年级时被体育老师推荐到业余体校练习田径，主项是三级跳远和百米跨栏。
1996年考入北京大学附属中学；1998年，获北京市第十届运动会（北京市四年届的市运会）女子100米栏丙组冠军；同年，获北京市第十届运动会女子4X100米接力特别季军；1999年，获全国少年田径分龄赛女子100米跨栏第四名。她曾与刘翔一起接受田径训练，因志不在体育。2002年放弃田径以体育特长生身份进入北京科技大学经济管理系工商管理专业，她身高182cm，在一群男生中格外突出 。
2003年非典各大高校停课期间，张梓琳慕名参加了新丝路模特大赛，最后成功进入新丝路模特经纪公司，成为签约模特。2004年，获北京科技大学体育先进个人称号；2006年获北京科技大学人民奖学金四等。
2006年大学本科毕业并获管理学学士学位；在校期间，曾担任北京卫视“搜城记”栏目外景主持人；同年，获得中国时尚
大奖―第九届中国十佳职业时装模特称号，每月拍摄一线时尚类杂志约10―15本，曾是多本主流杂志的封面和内页女郎；参加过众多国内外知名品牌的时装秀，受到时装设计大师ARMANI先生青睐。
2007年1月，荣获新丝路优秀模特称号；6月，以职业名模身份应法国外交部邀请随团中央全国青联组派的中国青年艺术家代表团赴法国进行友好访问；12月，被授予北京科技大学“青年五四奖章”。
2006年11月10日，获得世姐总决赛的第一个单项奖季军；同年11月24日，参加第57届世界小姐总决赛之“风雅颂”服装秀，获得最佳模特桂冠。
2007年11月，在北京举行的“有目的的美”慈善活动中，献出了珍贵的景德镇陶瓷，并通过慈善拍卖筹集善款，为中国贫困山区建立乡村医疗所 。同年12月1日，在海南三亚举办的第57届世界小姐总决赛中，代表中国摘得桂冠，成为历史上首位夺得世界小姐总冠军的中国选手。
2008年，世界小姐冠军任期内，代表世界小姐机构周游世界从事慈善公益活动，在任期间募集的善款超过3200万美元，创造了世界小姐募集善款的新纪录；同年受邀参与北京奥运的多项宣传活动，出任三亚形象大使，在三亚传递奥运火炬，与众多明星共同录制歌曲《北京欢迎你》；同年成为欧莱雅亚洲形象大使。
2009年，成为招商银行-ELLE联名卡年度代言人。
2010年，被聘为上海世博会“志愿者宣传大使”；同年获得由联合国性别平等和女性赋权署颁发的社会性别平等倡导人称号 ；同年与其他明星代言百事可乐；同年与环球热力兄弟代言Swarovski（施华洛世奇）系列手表；同年参拍中国国家形象宣传片。
2011年，代言美宝莲BB霜；同年03月03日，出演电影《硬汉2》，饰演女一号。
2013年，客串由文章、李连杰、刘诗诗、陈妍希、柳岩主演的动作喜剧大片《不二神探》。
2014年1月26日 ，参演史诗魔幻巨制《大闹天宫》，饰演女娲。4月29日，参演由韩国导演郭在容携手周迅、佟大为、钟汉良的电影《我的早更女友》。
2016年3月7日，参演电影《爱情麻辣烫之情定终身》。
2017年，参加央视节目《朗读者》。
《健康之友》
《第5频道》
《时尚cosmopolitain》
《时尚新娘》
《旭茉Jessica》
《都市丽人》
《瑞丽》
《优家画报》
《ELLE》2013年5月刊下
广告代言2008年
北京晨报“贺岁卡”；欧莱雅亚洲形象大使
2008年代言欧莱雅清润全日保湿水精华。
2008年出任北京奥运会“微笑大使”
2009年
2009年招商银行-ELLE联名卡年度代言人
2009年张梓琳与环球热力兄弟代言施华洛世奇手表
2009年代言巴黎欧莱雅绝配无暇粉底液（与李冰冰、杨紫琼)
2009年代言巴黎欧莱雅清润保湿特润霜
2009年巴黎欧莱雅洗发水
2010年
2010年巴黎欧莱雅清润冰净哑光凝露
2010年被聘为上海世博会“志愿者宣传大使”
2010年与黄晓明，古天乐，罗志祥，蔡依林共同代言百事可乐。饰演蜘蛛精。
2010年代言Swarovski（施华洛世奇）系列手表
2010年参拍中国国家形象宣传片
2011年代言美宝莲BB霜
杂志封面都市丽人2010年11月
爱尚生活2011年第5期
家庭生活
张梓琳的爷爷年轻时就参军入伍，从战士一直干到师职干部，而后离休，她的奶奶入伍后也干到了团职。她的父亲和母亲以及叔叔也都是军人。她的父亲目前正在部队从事研究工作，是团职干部，母亲已转业回到地方，在北京某大学任教。
2016年3月22日是张梓琳的32岁生日，当天晚上张梓琳在微博上晒出一组庆生照，她挺着巨肚开心自拍，虽然肚子大如球，但依然美美哒。
2016年4月24日，张梓琳微博晒出自己刚出生4天的小公主，附文称：“To：这位小姑娘，欢迎你来到我们的世界，谢谢你选择我们成为你的父母！”
感情生活
2013年8月13日，结束3年爱情长跑，张梓琳与男友聂磊在泰国普吉岛举办婚礼，席间只邀请双方家人及几十位亲密朋友出席。
2015年12月9日，12月9日，张梓琳在微博发文宣布自己怀孕，并称这是上天送来的最好的礼物。
2016年1月10日，张梓琳通过微博晒孕期素颜美照，并称：“周末生活小图，是不是圆了一些呀？”还俏皮的作出“嘘”的表情。
2016年1月29日，张梓琳晒出挺着孕肚逗弄小鹿的照片，她长发垂肩，穿着长款黑色羽绒服，面露笑意。她发文称：“带你回家好不好？”即将升级当妈妈的她内心还是个小女孩。
2016年2月15日，张梓琳晒出一组情人节当日回母校照片。张梓琳当日不仅回忆起早年在体校训练的美好时光，还感叹时间过得飞快，她说“两年未见，我的长腿师妹们都出落成大姑娘了”同时她也开心说，情人节也是自己启蒙教练的生日。
2016年03月14日张梓琳晒出一张大肚自拍照。尽管挺着大肚子，但女神风范依然不减，大长腿分分钟抢镜。张梓琳俏皮配文称：“肚肚还在呀！”脸上写满了即将当妈妈的喜悦之情，疑似回应之前因与友人合照“孕肚”神奇消失的传闻。
2016年4月20日，张梓琳顺利产下重六斤八两的小公主。
2016年9月8日，张梓琳在微博上晒出一组女儿照片。画面中，小baby坐在婴儿床上，对着镜头甜笑，十分乖巧。从照片上看，张梓琳女儿遗传了妈妈的大长腿，十分抢镜。
两次给北京市宏志中学捐款，资助贫困学生；参加凤凰网主办的“让世界看见这美丽”慈善活动，作为“光明天使”参加飞跃照片拍摄并将照片拍卖所得善款全部捐献给白内障患者；多次去社会福利院照顾慰问福利院儿童。
2009年11月，张梓琳与成龙、刘翔、潘玮柏、林俊杰、张韶涵、梁文冲等多位体育娱乐明星一同出席了在上海浦东香格里拉酒店举行的“可口可乐2009盖瑞·普来尔慈善邀请赛”。
2010年4月，张梓琳受金羽翼残障儿童艺术康复服务中心的邀请，拍摄了我国第一部关爱残障儿童的公益广告；10月18日，作为“GIVE ME FIVE”专项基金代言人出席了在上海金茂时尚生活中心举行的五周年庆典暨 “GIVE ME FIVE”专项基金慈善晚宴，当晚演艺界、文化界及财经界近两百余位嘉宾莅临；11月18日，在北京大学主持“学术慈善活动”。
2012年8月31日，同刘嘉玲、任贤齐等明星一同出席“海上嘉年华蝶变-梦幻之夜”慈善晚宴。
2015年6月15日，张梓琳出席了《2015星光上海―华谊ELLE之夜》五周年庆典活动。
2016年4月17日晚，张梓琳在网上晒出两张大肚照，以此纪念和老公相恋六周年，并表示要送个“球”给老公当做礼物。
