張翼，字伯恭，益州犍為郡武陽縣人。其高祖父張皓曾任司空，曾祖父張綱任廣陵郡太守，都很有聲望政績。歷任梓潼、廣漢、蜀郡三郡太守，出任庲降都督，後隨諸葛亮和姜維北伐，官至左車騎將軍。

建興九年，任命張翼為庲降都督，兼綏南中郎將，駐牂牁郡平夷縣，出鎮南中。張翼執法嚴厲，不得南夷歡心，於是在建興十一年，夷族首領劉胄起兵作亂造反。張翼出兵討伐，還未攻破劉胄，蜀漢朝廷便徵召張翼回朝，眾部將都認為應該火速返回朝廷請罪，張翼說道：“不能這樣，我是因為蠻夷起兵騷亂，不稱職才被徵召回朝的。但是接替我的人還沒有到達，而我正身臨戰場，應當組織運送、囤積糧草，作為討滅叛賊的物資，怎麼可以因為被免除官職的緣故而荒廢國家的政事呢？”於是繼續統領事務，毫不鬆懈，直至接任的庲降都督馬忠到達前線後才出發回朝。馬忠依靠張翼打下的基礎得以擊殺劉胄，討平叛亂，蜀漢丞相諸葛亮得知這件事後非常讚許張翼。

延熙十八年春，姜維在朝堂上提議再一次出兵伐魏，唯有張翼一人當庭爭辯，認為國家弱小百姓疲憊，不應該濫用武力，但姜維並沒有聽從張翼的意見。同年夏，姜維率領張翼等人出兵伐魏，並晉升張翼為鎮南大將軍。八月二日，漢軍進至隴西郡狄道縣，大敗魏國雍州刺史王經的軍隊，王經退回狄道城，魏軍死在洮水計程車兵上以萬計。姜維想要趁勝進軍，張翼勸諫道：“可以停止了，不應該繼續進軍，進軍的話可能會毀掉這份大功，就像為蛇畫足一樣。”姜維大怒，不聽勸諫，將王經包圍在狄道城內，後魏將陳泰和鄧艾前來救援，漢軍最終還是沒有攻克城池。九月二十五日，張翼隨姜維撤圍退軍。

景耀二年六月，張翼升任為左車騎將軍，領冀州刺史，官位與右車騎將軍廖化相等。當時的人說道：“前有王平、句扶，後有張翼、廖化。”

景耀六年八月，司馬昭興兵進攻蜀漢。後主劉禪派遣廖化去往沓中支援姜維，張翼、董厥前往陽安關口作為各圍守的外援。九月，鍾會軍攻陷陽安關口，得以長驅直入，姜維亦為鄧艾所逼，於是與廖化、張翼、董厥軍會合，一同退守劍閣，抵禦鍾會的進攻。蜀漢衛將軍諸葛瞻在綿竹被鄧艾擊敗，後主劉禪動向不明。張翼等人於是隨姜維向東進入巴西郡，繞道退至廣漢郡郪縣一帶，以查明虛實，不久後得到後主劉禪投降的敕令，於是與姜維等到涪縣向鍾會投降。

曹魏景元五年，鍾會在川中密謀造反，成都大亂。張翼在變亂中為亂兵所殺。