张轨，字士彦，安定乌氏人，汉常山景王耳十七代孙也。家世孝廉，以儒学显。父温，为太官令。轨少明敏好学，有器望，姿仪典则，与同郡皇甫谧善，隐于宜阳女几山。泰始初，受叔父锡官五品。中书监张华与轨论经义及政事损益，甚器之，谓安定中正为蔽善抑才，乃美为之谈，以为二品之精。卫将军杨珧辟为掾，除太子舍人，累迁散骑常侍、征西军司。
轨以时方多难，阴图据河西，筮之，遇《泰》之《观》，乃投策喜曰：“霸者兆也。”于是求为凉州。公卿亦举轨才堪御远。永宁初，出为护羌校尉、凉州刺史。于时鲜卑反叛，寇盗从横，轨到官，即讨破之，斩首万余级，遂威著西州，化行河右。以宋配、阴充、氾瑗、阴澹为股肱谋主，征九郡胄子五百人，立学校，始置崇文祭酒，位视别驾，春秋行乡射之礼。秘书监缪世征、少府挚虞夜观星象，相与言曰：“天下方乱，避难之国唯凉土耳。张凉州德量不恒，殆其人乎！”及河间、成都二王之难，遣兵三千，东赴京师。初，汉末金城人阳成远杀太守以叛，郡人冯忠赴尸号哭，呕血而死。张掖人吴咏为护羌校尉马贤所辟，后为太尉庞参掾，参、贤相诬，罪应死，各引咏为证，咏计理无两直，遂自刎而死。参、贤惭悔，自相和释。轨皆祭其墓而旌其子孙。永兴中，鲜卑若罗拔能皆为寇，轨遣司马宋配击之，斩拔能，俘十余万口，威名大震。惠帝遣加安西将军，封安乐乡侯，邑千户。于是大城姑臧。其城本匈奴所筑也，南北七里，东西三里，地有龙形，故名卧龙城。初，汉末博士敦煌侯瑾谓其门人曰：“后城西泉水当竭，有双阙起其上，与东门相望。中有霸者出焉。”至魏嘉平中，郡官果起学馆，筑双阙于泉上，与东门正相望矣。至是，张氏遂霸河西。
永嘉初，会东羌校尉韩稚杀秦州刺史张辅，轨少府司马杨胤言于轨曰：“今稚逆命，擅杀张辅，明公杖钺一方，宜惩不恪，此亦《春秋》之义。诸侯相灭亡，桓公不能救，则恒公耻之。”轨从焉，遣中督护氾瑗率众二万讨之。先遗稚书曰：“今天纲纷挠，牧守宜戮力勤王。适得雍州檄，云卿称兵内侮，吾董任一方，义在伐叛，武旅三万，骆驿继发，伐木之感，心岂可言！古之行师，全国为上，卿若单马军门者，当与卿共平世难也。”稚得书而降。遣主簿令狐亚聘南阳王模，模甚悦，遗轨以帝所赐剑，谓轨曰：“自陇以西，征伐断割悉以相委，如此剑矣。”俄而王弥寇洛阳，轨遣北宫纯、张纂、马鲂、阴浚等率州军击破之，又败刘聪于河东，京师歌之曰：“凉州大马，横行天下。凉州鸱苕，寇贼消；鸱苕翩翩，怖杀人。”帝嘉其忠，进封西平郡公，不受。张掖临松山石有“金马”字，磨灭粗可识，而“张”字分明，又有文曰：“初祚天下，西方安万年。”姑臧又有玄石，白点成二十八宿。于时天下既乱，所在使命莫有至者，轨遣使贡献，岁时不替。朝廷嘉之，屡降玺书慰劳。
轨后患风，口不能言，使子茂摄州事。酒泉太守张镇潜引秦州刺史贾龛以代轨，密使诣京师，请尚书侍郎曹祛为西平太守，图为辅车之势。轨别驾麹晁欲专威福，又遣使诣长安，告南阳王模，称轨废疾，以请贾龛，而龛将受之。其兄让龛曰：“张凉州一时名士，威著西州，汝何德以代之！”龛乃止。更以侍中爰瑜为凉州刺史。治中杨澹驰诣长安，割耳盘上，诉轨之被诬，模乃表停之。
晋昌张越，凉州大族，谶言张氏霸凉，自以才力应之。从陇西内史迁梁州刺史。越志在凉州，遂托病归河西，阴图代轨，乃遣兄镇及曹祛、麹佩移檄废轨，以军司杜耽摄州事，使耽表越为刺史。轨令曰：“吾在州八年，不能绥靖区域，又值中州兵乱，秦陇倒悬，加以寝患委笃，实思敛迹避贤。但负荷任重，未便辄遂。不图诸人横兴此变，是不明吾心也。吾视去贵州如脱屣耳！”欲遣主簿尉髦奉表诣阙，便速脂辖，将归老宜阳。长史王融、参军孟畅蹋折镇檄，排阖谏曰：“晋室多故，人神涂炭，实赖明公抚宁西夏。张镇兄弟敢肆凶逆，宜声其罪而戮之，不可成其志也。”轨嘿然。副等出而戒严。武威太守张琠遣子坦驰诣京，表曰：“魏尚安边而获戾，充国尽忠而被谴，皆前史之所讥，今曰之明鉴也。顺阳之思刘陶，守阙者千人。刺史之莅臣州，若慈母之于赤子，百姓之爱臣轨，若旱苗之得膏雨。伏闻信惑流言，当有迁代，民情嗷嗷，如失父母。今戎夷猾夏，不宜骚动一方。”寻以子寔为中督护，率兵讨镇。遣镇外甥太府主簿令狐亚前喻镇曰：“舅何不审安危，明成败？主公西河著德，兵马如云，此犹烈火已焚，待江汉之水，溺于洪流，望越人之助，其何及哉！今数万之军已临近境，今唯全老亲，存门户，输诚归官，必保万全之福。”镇流涕曰：“人误我也！”乃委罪功曹鲁连而斩之，诣寔归罪。南讨曹祛，走之。张坦至自京师，帝优诏劳轨，依模所表，命诛曹祛。轨大悦，赦州内殊死已下。命寔率尹员、宋配步骑三万讨祛，别遣从事田迥、王丰率骑八百自姑臧西南出石驴，据长宁。怯遣麹晁距战于黄阪。寔诡道出浩亹，战于破羌。轨斩祛及牙门田嚣。
遣治中张阆送义兵五千及郡国秀孝贡计、器甲方物归于京师。令有司可推详立州已来清贞德素，嘉遁遗荣：“高才硕学，著述经史；临危殉义，杀身为君；忠谏而婴祸，专对而释患；权智雄勇，为时除难；诌佞误主，伤陷忠贤；具状以闻。州中父老莫不相庆。光禄傅祗、太常挚虞遗轨书，告京师饥匮，轨即遣参军杜勋献马五百匹、毯布三万匹。帝遣使者进拜镇西将军、都督陇右诸军事，封霸城侯，进车骑将军、开府辟如、仪同三司。策未至，而王弥遂逼洛阳，轨遣将军张斐、北宫纯、郭敷等率精骑五千来卫京都。及京都陷，斐等皆没于贼。中州避难来者日月相继，分武威置武兴郡以居之。太府主簿马鲂言于轨曰：“四海倾覆，乘舆未反，明公以全州之力径造平阳，必当万里风披，有征无战。未审何惮不为此举？”轨曰：“是孤心也。”又闻秦王入关，乃驰檄关中曰：“主上遘危，迁幸非所，普天分崩，率土丧气。秦王天挺圣德，神武应期。世祖之孙，王今为长。凡我晋人，食土之类，龟筮克从，幽明同款。宜简令夺奉登皇位。今遣前锋督护宋配步骑二万，径至长安，翼卫乘舆，折冲左右。西中郎寔中军三万，武威太守张琠胡骑二万，骆驿继发，仲秋中旬会于临晋。
俄而秦王为皇太子，遣使拜轨为骠骑大将军、仪同三司，固辞。秦州刺史裴苞、东羌校尉贯与据险断使，命宋配讨之。西平王叔与曹祛余党麹儒等劫前福禄令麹恪为主，执太守赵彝，东应裴苞。寔回师讨之，斩儒等，左督护阴预与苞战狭西，大败之，苞奔桑凶坞。是岁，北宫纯降刘聪。皇太子遣使重申前授，固辞。左司马窦涛言于轨曰：“曲阜周旦弗辞，营丘齐望承命，所以明国宪，厉殊勋。天下崩乱，皇舆迁幸，州虽僻远，不忘匡卫，故朝廷倾怀，嘉命屡集。宜从朝旨，以副群心。”轨不从。
初，寔平麹懦，徙元恶六百余家。治中令狐浏曰：“夫除恶人，犹农夫之去草，令绝其本，勿使能滋。今宜悉徙，以绝后患。”寔不纳。儒党果叛，寔进平之。
愍帝即位，进位司空，固让。太府参军索辅言于轨曰：“古以金贝皮币为货，息谷帛量度之秏。二汉制五铢钱，通易不滞。泰始中，河西荒废，遂不用钱。裂匹以为段数。缣布既坏，市易又难，徒坏女工，不任衣用，弊之甚也。今中州虽乱，此方主安全，宜复五铢以济通变之会。”轨纳之，立制准布用钱，钱遂大行，人赖其利。是时刘曜寇北地，轨又遣参军麹陶领三千人卫长安。帝遣大鸿胪辛攀拜轨侍中、太尉、凉州牧、西平公，轨又固辞。
在州十三年，寝疾，遗令曰：“吾无德于人，今疾病弥留，殆将命也。文武将佐咸当弘尽忠规，务安百姓，上思报国，下以宁家。素棺薄葬，无藏金玉。善相安逊，以听朝旨。”表立子寔为世子。卒年六十。谥曰武公。
寔字安逊，学尚明察，敬贤爱士，以秀才为郎中。永嘉初，固辞骁骑将军，请还凉州，许之，改授议郎。及至姑臧，以讨曹祛功，封建武亭侯。寻迁西中郎将，进爵福禄县侯。建兴初，除西中郎将，领护羌校尉。轨卒，州人推寔摄父位。愍帝因下策书曰：“维乃父武公，著勋西夏。顷胡贼狡猾。侵逼近甸，义兵锐卒，万里相寻，方贡远珍，府无虚岁。方委专征，荡清九域，昊天不吊，凋余藩后，朕用悼厥心。维尔隽劭英毅，宜世表西海。今授持节、都督凉州诸军事、西中郎将、凉州刺史、领护羌校尉、西平公。往钦哉！其阐弘先绪，俾屏王室。”兰池长赵奭上军士张冰得玺，文曰“皇帝玺。”群僚上庆称德，寔曰：“孤常忿袁本初拟肘，诸君何忽有此言！”因送于京师。下令国中曰：“忝绍前踪，庶几刑政不为百姓之患，而比年饥旱，殆由庶事有缺，窃慕箴诵之言，以补不逮。自今有面刺孤罪者，酬以束帛；翰墨陈孤过者，答以筐篚；谤言于市者，报以羊米。”贼曹佐高昌隗瑾进言曰：“圣王将举大事，必崇三讯之法，朝置谏官以匡大理，疑承辅弼以补阙拾遗。今事无巨细，尽决圣虑，兴军布令，朝中不知，若有谬阙，则下无分谤。窃谓宜偃聪塞智，开纳群言，政刑大小，与众共之。若恒内断圣心，则群僚畏威而面从矣。善恶专归于上，虽赏千金，终无言也。”寔纳之，增位三等，赐帛四十匹。遣督护王该送诸郡贡计，献名马方珍、经史图籍于京师。
会刘曜逼长安，寔遣将军王该率众以援京城。帝嘉之，拜都督陕西诸军事。及帝将降于刘曜，下诏于寔曰：“天步厄运，祸降晋室，京师倾陷，先帝晏驾贼庭。朕流漂宛许，爰暨旧京。群臣以宗庙无主，归之于朕，遂以冲眇之身托于王公之上。自践宝位，四载于兹，不能翦除巨寇以救危难，元元兆庶仍遭涂炭，皆朕不明所致。羯贼刘载僣称大号，祸加先帝，肆杀藩王，深惟仇耻，枕戈待旦。刘曜自去年九月率其蚁众，乘虚深寇，劫质羌胡，攻没北地。麹允总戎在外，六军败绩，侵逼京城，矢流宫阙。胡崧等虽赴国难，殿而无效，围堑十重，外救不至，粮尽人穷，遂为降虏。仰惭乾灵，俯痛宗庙。君世笃忠亮，勋隆西夏，四海具瞻，朕所凭赖。今进君大都督、凉州牧、侍中、司空，承制行事。琅邪王宗室亲贤，远在江表。今朝廷播越，社稷倒悬，朕以诏王，时摄大位。君其挟赞琅邪，共济难运。若不忘主，宗庙有赖。明便出降，故夜见公卿，属以后事，密遣黄门郎史淑、侍御史王冲赍诏假授。临出寄命，公其勉之！”寔以天子蒙尘，冲让不拜。
建威将军、西海太守张肃，寔叔父也，以京师危逼，请为先锋击刘曜。寔以肃年老，弗许。肃曰：“狐死首丘，心不忘本；钟仪在晋，楚弁南音。肃受晋龙，剖符列位。羯逆滔天，朝廷倾覆，肃宴安方裔，难至不奋，何以为人臣！”寔曰：“门户受重恩，自当阖宗效死，忠卫社稷，以申先公之志。但叔父春秋已高，气力衰竭，军旅之事非耆耄所堪。”乃止。既而闻京师陷没，肃悲愤而卒。寔知刘曜逼迁天子，大临三日。遣太府司马韩璞、灭寇将军田齐、抚戎将军张阆、前锋督护阴预步骑一万，东赴国难。命讨虏将军陈安、故太守贾骞、陇西太守吴绍各统郡兵为璞等前驱。戒璞曰：“前遣诸将多违机信，所执不同，致有乖阻。且内不和亲，焉能服物！今遣御督五将兵事，当如一体，不得令乖异之问达孤耳也。”复遗南阳王保书曰：“王室有事，不忘投躯。孤州远域，首尾多难，是以前遣贾骞，瞻望公举。中被符命，敕骞还军。忽闻北地陷没，寇逼长安，胡崧不进，麹允持金五百请救于崧，是以决遣骞等进军度岭。会闻朝廷倾覆，为忠不达于主，遣兵不及于难，痛慨之深，死有余责。今更遣韩璞等，唯公命是从。”及璞次南安，诸羌断军路，相持百余日，粮竭矢尽。璞杀驾牛飨军，泣谓众曰：“汝曹念父母乎？”曰：“念。”“念妻子乎？曰：“念。”“欲生还乎？”曰：“欲。”“从我令乎？”曰：“诺。”乃鼓噪进战。会张阆率金城军继至，夹击，大败之，斩级数千。
时焦崧、陈安寇陇石，东与刘曜相持，雍秦之人死者十八九。初，永嘉中，长安谣曰：“秦川中，血没腕，惟有凉州倚柱观。”至是，谣言验矣。焦崧、陈安逼上邽，南阳王保遣使告急。以金城太守窦涛为轻车将军。率威远将军宋毅及和苞、张阆、宋辑、辛韬、张选、董广步骑二万赴之。军次新阳，会愍帝崩问至，素服举哀，大临三日。