1915年出生于四川省南川縣大觀鄉(xiāng)。其父張仁璞是開明紳士，捐資興辦“張氏小學(xué)”，訂閱多種報刊，力求傳播新知識。張鐵生從小不愿過不勞而獲的生活，立志刻苦讀書，做一個自食其力的人。張鐵生7歲始進私塾，因聰穎好學(xué)，博聞強記，僅兩年便學(xué)完了四書五經(jīng)，打下了堅實的文言文功底。9歲入鄉(xiāng)校讀小學(xué)，只讀了三年，之乎者也早已滿足不了他對新學(xué)的渴求。1928年，年僅13歲的張鐵生離別故土，只身到重慶求學(xué)，順利考取了重慶求精中學(xué)。他潛心苦讀，圓滿完成了三年初中學(xué)業(yè)，升入求精中學(xué)高中一年后，又遠離家鄉(xiāng)四川到南京投考，進入私立三民中學(xué)高中三年級就讀。在這里他夜以繼日發(fā)奮苦讀，立志用一年時間完成三年課程，并投考大學(xué)。誰知到了畢業(yè)之際，南京教育當局突然發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)學(xué)證有問題，不準畢業(yè)，學(xué)校深感惋惜，示意可以改個名字，他把原名“之英”換成了“鐵生”，在張鐵生的名字下才畢了業(yè)。畢業(yè)后張鐵生同時考取了兩所大學(xué)，一是清華大學(xué)物理系，一是中央大學(xué)機械系。這時他面對的是內(nèi)憂外患、貧窮落后、民不聊生的舊中國，他認為國家之所以落后，皆因工業(yè)不興；工業(yè)不興，又因缺乏技術(shù)人才。因此，他決心走“工業(yè)救國”的道路，選擇了中央大學(xué)機械系。1937年，淞滬抗戰(zhàn)失利，日本侵略軍長驅(qū)直入。他隨校西遷，1939年，畢業(yè)于重慶。經(jīng)校方介紹，他進入重慶民生機器造船廠當了一名技術(shù)員。1940年，張鐵生應(yīng)重慶國民政府中央工業(yè)試驗所顧毓瑔所長之邀，前往該所從事機械研究，直至1945年，先后任助理工程師、副工程師、工程師、副主任、主任等職務(wù)。

1945年，張鐵生考取公費留學(xué)前往美國，入伊利諾斯大學(xué)研究生院學(xué)習，在芝加哥、克利夫蘭工廠和美國國家阿克米自動螺旋床公司及電氣阿多來公司壓鑄部實習。他潛心研究大量生產(chǎn)方法及工具，特別是對鍛壓技術(shù)頗有收獲。1946年進入伊利諾大學(xué)研究生院，偏重于金屬材料的理論和實用方面的學(xué)習研究。1947年獲碩士學(xué)位。留美期間，他學(xué)習成績優(yōu)異，畢業(yè)論文《高速切割時轉(zhuǎn)速走刀速度及進刀速度和車床間溫度關(guān)系的研究》在美國《機械工程師》雜志發(fā)表；“壓鑄鋼模設(shè)計要點”被美國電氣阿多來公司壓鑄部復(fù)制后分發(fā)該廠設(shè)計人員采用。1947年，張鐵生謝絕美國阿多來公司的挽留，毅然歸國，到南京國民政府中央工業(yè)試驗所擔任技正兼機械設(shè)計室主任。他目睹了國民黨反動政府只顧內(nèi)戰(zhàn)，不惜將大量美元變成炸彈投向解放區(qū)，科研試驗形同虛設(shè)的現(xiàn)實，深感國民黨政府的科研機構(gòu)不過是塊招牌而已，便于1949年3月憤然離開了該所。為此，張鐵生付出了失業(yè)的代價。這時，他祖母娘家的一個兄弟正擔任國民黨經(jīng)濟部次長，拉他到其開辦的重慶纜車公司任經(jīng)理，張鐵生堅決回絕。同年9月，經(jīng)人介紹，他進入重慶大學(xué)執(zhí)教，任機械系副教授。

1949年中華人民共和國成立后，受中央輕工業(yè)部重慶試驗所彭光欽所長的邀請，張鐵生回到他心愛的研究崗位，擔任材料研究室主任，兼任重慶大學(xué)副教授。1950年春，他借調(diào)西南化工局籌建隆昌炭黑廠，任籌備主任、副廠長、總工程師，僅一年時間就研制生產(chǎn)出了我國第一代炭黑。1953年，他調(diào)石油工業(yè)部任科研處副主任工程師。1958年，張鐵生根據(jù)我國石油天然氣工業(yè)發(fā)展的需要，主動要求回到四川，擔任籌建石油工業(yè)部四川天然氣研究室主任。在他的領(lǐng)導(dǎo)下，科研領(lǐng)域不斷拓寬，完成了國家下達的多項重大課題，從創(chuàng)建時僅有的一個研究室，發(fā)展為石油工業(yè)部石油煉制研究所、四川石油管理局天然氣研究所，直到天然氣研究院，成為全國唯一一個專業(yè)性的天然氣科研機構(gòu)。他長期擔任副所長兼總工程師職務(wù)。

1986年張鐵生退休。退休時他對組織唯一的要求是給他保留一間辦公室。他說：“我剩下的時間不多了，希望利用自己的專長，多做一些拾遺補缺的工作�！彼�一直心系著石油天然氣工業(yè)的發(fā)展，十二年如一日堅持上下班制度，默默奉獻著自己的余熱，直到生命的最后一息。

1998年4月14日，張鐵生不幸逝世，享年83歲。