爱华网1881年（光绪7年）农历二月初九，他出生在盛京将军辖区锦州府义州南杂木村（杂木林子）一个贫苦的农民家庭。少年时，他曾入私塾学习3年。他和张作霖同姓，遂结义为兄弟，投身绿林。他们募集兵马，共同组织“保险队”，向商旅收取保护费。
1902年（光绪28年）他们受清朝政府招安，他任奉天巡防营哨官（排长）。1907年（光绪33年），他因讨伐马贼有功，升任管带（营长）。翌年，他又升任骑兵第3营统带（团长）。此后，他成为东三省总督徐世昌创设的奉天讲武堂第1期学生。
中华民国成立后，1912年（民国元年）他任张作霖的第27师炮兵团长、骑兵团长。1917年（民国6年）8月，他升任第27师第54旅旅长。同年，张作相和孙烈臣镇压了宗社党清朝复辟起义。他还阻止了冯德麟、汤玉麟的反张作霖阴谋。
1918年（民国7年）9月，张作霖升任东三省巡阅使，张作相任奉天讲武堂堂长兼卫队旅旅长。1919年（民国8年）8月，他任第27师师长。1920年（民国9年）秋，他升任驻关内奉军总司令。任内他提拔了自己培养起来的张学良。
1922年（民国11年）4月，第一次直奉战争爆发，张作相任东路军第1梯团司令。此后，领导西路的张景惠被直系大败，张作相遂率东路军支援西路军的退却。回到东三省后，张作相任东三省保安总司令部总参议兼第27师师长，主导奉军的整备，为报复直系做准备。
1924年（民国13年）4月，他继刚病逝的孙烈臣任吉林督军兼省长。同年9月，第二次直奉战争爆发，张作相任镇威军第4军军长，率部参战，击败了直军。民国14年（1925年）12月郭松龄叛乱被镇压后，吴俊升、杨宇霆主张对参加叛乱的士卒实行严惩，张作相与韩麟春则主张寛大处理。结果，张作霖听从了后者的意见。1927年（民国16年）6月，他任安国军第5方面军军团长（9月兼东省铁路护路军总司令），守备东北后方。
1928年（民国17年）6月4日皇姑屯事件后，张作相拥立张作霖之子张学良继位，张学良宣布东北易帜，名义上归顺国民政府。易帜后的同年12月31日，他任东北边防军副司令长官兼吉林省政府主席。在任内，他建设吉海铁路，创办吉林大学，为人民修建了自来水厂等民生设施。1931年（民国20年）9月九一八事变后，他辞职。1933年（民国22年），他寓居天津英租界。
此后，日本方面曾经笼络张作相出任满洲国要职，但都被他拒绝。第二次国共内战中的1948年（民国37年）10月，蒋介石建议他逃往江宁，但他未听从。同年11月，中国人民解放军攻克锦州，他落入解放军之手，但中国共产党将他释放，并派汽车将他礼送到天津。此后，蒋介石曾邀请他担任总统府国策顾问，但被他拒绝。
1949年（民国38年）5月7日，张作相因心脏病发作，在天津家中病逝。享年69岁。
张作相故居建于1913年，由法国建筑师设计承包建造。占地面积为1408平方米，建筑面积为1620平方米，为二层砖木结构建筑半地下室，建筑顶部为红筒瓦坡屋顶。外立面为白色并装饰有西式雕花，建筑两侧设有青石台阶。建筑一层设六间房，其中，大客厅内装饰有雕饰精致的护墙板，大客厅前设有大平台，一层其它房间作为书房和接待室使用。建筑二层设七间房，分别为：卧室和卫生间。二层还设有阁楼作贮藏室。地下室作锅炉房和佣人住。建筑前面原设有花园。该建筑为一座西欧风格的花园式住宅。
