张裔研究《公羊春秋》，广泛涉猎《史记》、《汉书》。汝南人许文休进入蜀地后，认为张裔干练敏捷，是中原一带像钟繇一类的人物。刘璋时期，张裔被荐举为孝廉，担任鱼复县县长，回到州里任州署从事，兼任帐下司马。张飞从荆州由垫江进入蜀地，刘璋授予张裔军队，让他在德阳陌下抵御张飞，结果张裔兵败，退回成都。张裔作为刘璋的信使前往会见刘备，刘备答应他一定对刘璋以礼相待并安抚刘璋的部下，张裔回到成都，于是开城欢迎刘备，刘备任命张裔为巴郡太守，张裔回成都后担任司金中郎将，负责农具、兵器的制造。此前，益州郡人杀死该郡太守正昂，有位年长的首领雍闿，他在南方一带威望名声很高，便派人四处活动，还远往孙权那里求情。不料朝廷让张裔担任益州太守，张裔径直赴郡所上任。雍闿于是闹别扭不服气，他借鬼教鼓动人说：“张府君像只葫芦，外面虽说光亮但内面实际很粗糙，不值得杀他，命令你们把他缚绑送往吴国。”于是他们把张裔押送给孙权。
章武二年(223年)，刘备去世，丞相诸葛亮派遣邓芝出使吴国，诸葛亮教邓芝言谈之间可向孙权提出请求放还张裔。张裔自从到吴国，几年来一直流放隐居，孙权并不知道他这个人，故此准许了邓芝的请求放还张裔。张裔临走前，孙权召见他，问他说：“蜀地卓氏的寡妇，和司马相如私奔，贵地风俗怎么会是这个样子?”张裔回答说：“我认为卓家守寡的女子，比朱买臣妻子贤慧得多。”孙权又对张裔说：“你回国后，一定要为蜀国效力，终不会像个农夫呆在乡间小巷里，那么你将用什么报答我呢?”张裔回答说：“张裔负罪回国，将把自家性命交给朝廷安排;如果能侥幸保得住脑袋，则我五十八岁以前是父母给的生命，自此以后则是大王您恩赐的岁月。”孙权欢悦地谈论着，有欣赏张裔才能的意思。张裔出孙权宫门后，十分后悔自己没有装糊涂，于是迅速上船，加速疾行。孙权果然派人追留，但张裔已经进入永安界几十里，追的人已赶不上他。
张裔回到蜀国后，丞相诸葛亮任命他为丞相府参军，代行相府政务，又兼任益州治中从事。诸葛亮出军驻守汉中，张裔以射声校尉身份兼任留府长史，经常称赞说：“丞相赏赐不遗漏关系疏远的人，惩罚不宽容关系亲近的人，官爵无功不可得，刑罚富贵权势不得免，这就是聪明能干者和愚昧平凡者都能忘身为国的原因。”第二年，张裔北上去见诸葛亮咨询有关事务，送行的有数百人，车马都堵满道路，张裔回信对亲人说：“前几天动身上路前，昼夜接待来访的人客，得不到休息，人们敬重的是丞相长史这个职衔，儿子张君嗣附在这一职位上，故此疲倦得要死。”他谈吐诙谐机灵快捷，都像这样。张裔年少时与犍为人杨恭十分友好，杨恭早年去世，留下的孩子没有几岁，张裔将杨家人接到自己家中，分房屋给他们住，侍奉杨恭母亲就像自己的母亲。杨恭的儿子们长大后，又为他们娶妻，购买田宅产业，让他们自立门户。抚恤旧友的家属，帮助救济衰落的家族，十分讲义气。后加封辅汉将军，兼任长史照旧。建兴八年(230年)，张裔去世。他的儿子张毣继承他的爵位，历任三个郡的郡守和监军。张毣的弟弟张郁，任太子中庶子。
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