张伟是明仁宗诚孝张皇后的弟弟、第一代惠安伯张昇的曾孙。
第四代惠安伯张瓒为张伟之父。张瓒死后，张伟于明孝宗弘治七年（1494年）三月袭封为第五代惠安伯。
弘治十二年（1499年），张伟出任陕西总兵官，镇守固原。
弘治十三年（1500年）五月，孝宗亲御平台，出示兵部推举京营大将的奏疏，以此询问在场的大学士刘健等人，刘健等都称道张伟的才干，孝宗于是亲撰敕书，命张伟提督神机营。八月，兼掌左军都督府事。
正德元年（1506年），张伟与英国公张懋、保国公朱晖一同提督团营。
正德三年（1508年），被加授为太子太保。
正德六年（1511年）三月，张伟以总兵官职偕都御史马中锡率领京军讨伐流民刘六、刘七发动的民变（刘六刘七起义）。朝议弹劾张伟拥兵自守、玩寇殃民，明武宗于是将他召回。回朝后，御史吴堂再次劾奏张伟之罪，兵部也请逮捕张伟及马中锡，武宗遂将其下狱论死。之后遭逢大赦，获释，停给岁禄，革职闲住。
正德十年（1515年），张伟请求恢复原有岁禄，武宗下诏赐给一半数额。
正德十五年（1520年），张伟第二次提督神机营。
嘉靖元年（1522年），兼提督团营。
嘉靖二年（1523年），明世宗论及奉迎、防守之功，加授张伟为太子太傅。
嘉靖十四年（1535年）六月，张伟逝世，获赠太傅，谥号“康靖”。
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