張裔研究《公羊春秋》，廣泛涉獵《史記》、《漢書》。汝南人許文休進入蜀地後，認為張裔幹練敏捷，是中原一帶像鍾繇一類的人物。劉璋時期，張裔被薦舉為孝廉，擔任魚復縣縣長，回到州里任州署從事，兼任帳下司馬。張飛從荊州由墊江進入蜀地，劉璋授予張裔軍隊，讓他在德陽陌下抵禦張飛，結果張裔兵敗，退回成都。張裔作為劉璋的信使前往會見劉備，劉備答應他一定對劉璋以禮相待並安撫劉璋的部下，張裔回到成都，於是開城歡迎劉備，劉備任命張裔為巴郡太守，張裔回成都後擔任司金中郎將，負責農具、兵器的製造。此前，益州郡人殺死該郡太守正昂，有位年長的首領雍闓，他在南方一帶威望名聲很高，便派人四處活動，還遠往孫權那裡求情。不料朝廷讓張裔擔任益州太守，張裔徑直赴郡所上任。雍闓於是鬧彆扭不服氣，他借鬼教鼓動人說：「張府君像只葫蘆，外面雖說光亮但內面實際很粗糙，不值得殺他，命令你們把他縛綁送往吳國。」於是他們把張裔押送給孫權。
回到蜀國
章武二年(223年)，劉備去世，丞相諸葛亮派遣鄧芝出使吳國，諸葛亮教鄧芝言談之間可向孫權提出請求放還張裔。張裔自從到吳國，幾年來一直流放隱居，孫權並不知道他這個人，故此准許了鄧芝的請求放還張裔。張裔臨走前，孫權召見他，問他說：「蜀地卓氏的寡婦，和司馬相如私奔，貴地風俗怎麼會是這個樣子?」張裔回答說：「我認為卓家守寡的女子，比朱買臣妻子賢慧得多。」孫權又對張裔說：「你回國後，一定要為蜀國效力，終不會像個農夫呆在鄉間小巷裡，那麼你將用什麼報答我呢?」張裔回答說：「張裔負罪回國，將把自家性命交給朝廷安排;如果能僥倖保得住腦袋，則我五十八歲以前是父母給的生命，自此以後則是大王您恩賜的歲月。」孫權歡悅地談論著，有欣賞張裔才能的意思。張裔出孫權宮門後，十分懊悔自己沒有裝糊塗，於是迅速上船，加速疾行。孫權果然派人追留，但張裔已經進入永安界幾十里，追的人已趕不上他。
委任去世
張裔回到蜀國後，丞相諸葛亮任命他為丞相府參軍，代行相府政務，又兼任益州治中從事。諸葛亮出軍駐守漢中，張裔以射聲校尉身份兼任留府長史，經常稱讚說：「丞相賞賜不遺漏關係疏遠的人，懲罰不寬容關係親近的人，官爵無功不可得，刑罰富貴權勢不得免，這就是聰明能幹者和愚昧平凡者都能忘身為國的原因。」第二年，張裔北上去見諸葛亮咨詢有關事務，送行的有數百人，車馬都堵滿道路，張裔回信對親人說：「前幾天動身上路前，晝夜接待來訪的人客，得不到休息，人們敬重的是丞相長史這個職銜，兒子張君嗣附在這一職位上，故此疲倦得要死。」他談吐詼諧機靈快捷，都像這樣。
張裔年少時與犍為人楊恭十分友好，楊恭早年去世，留下的孩子沒有幾歲，張裔將楊家人接到自己家中，分房屋給他們住，侍奉楊恭母親就像自己的母親。楊恭的兒子們長大後，又為他們娶妻，購買田宅產業，讓他們自立門戶。撫恤舊友的家屬，幫助救濟衰落的家族，十分講義氣。後加封輔漢將軍，兼任長史照舊。
建興八年(230年)，張裔去世。他的兒子張毣繼承他的爵位，歷任三個郡的郡守和監軍。張毣的弟弟張郁，任太子中庶子。