張子文博士在清華大學化學系修得學士學位（1970）及碩士學位（1972），赴美國哈佛大學 Dr. Alfred L. Goldberg 實驗室，取得細胞與發展生物學系博士學位（1977）。他在M.I.T. 癌症研究中心 Dr. Herman N. Eisen 實驗室完成博士後研究（1977-80），於 1980 年加入 Ortho 藥廠（Johnson & Johnson旗下公司），在新成立的免疫生物學部門作 OKT3 抗體的研究。1981 年， 張博士被 Centocor 藥廠招聘為免疫研究部經理，領導抗體多方面應用的研究，並在 1984 年，升為研究部副總。1986 年，受德州休士頓 Baylor 醫學院延聘，任職分子病毒系正教授。同一年，他與唐南珊博士創立 Tanox 公司，在 1986- 1996 年間擔任研發副總，並擔任董事會董事，直到 2007 年 Genentech 併購 Tanox 為止。
1996 年，張博士在 Tanox 與 Novartis 及 Genentech 建立三方策略聯盟，而 anti-IgE 的計畫上了軌道，開始積極進行後續發展之後，回到清華大學母校擔任生命科學院院長。2000 年，政府聘任張博士為財團法人生物技術開發中心執行長，並於 2002 至 2006 年間，擔任行政院科技顧問。中央研究院基因體研究中心於 2006 年，聘請張博士為特聘研究員。張博士於 2016 年一月由中研院退休。
張博士有數十項發明，其中較受重視者為：1987 年，發明 anti-IgE 治療法，衍生了 talizumab（TNX-901，臨床試驗中證實能有效治療過敏性鼻炎及花生過敏）、omalizumab、及 ligelizumab（高親和性的 TNX-901，現正由 Norvatis 進行臨床試驗）等的發展；1991 年，發現人體B細胞膜 IgE 具有另一獨特區塊，稱之 CemX，因而提供發展新的控制 IgE 生產的療法；1992 年，發明抗體陣列的概念及方法，也是現在微陣列（microarray）的前身；1993 年，發明用單一B細胞作 PCR 來製備人體單株抗體的方法；1994年，發明用 anti-CD3 Fab 的奈米粒子作為免疫增強劑。在 Tanox 發明並進入初期開發的許多研究計畫，現今成為提升 Genentech/ Roche 產品線的重要項目，其中包含了：ibalizumab（TNX-355），一個針對 CD4 的抗體用於治療愛滋病（現授權給台灣的中裕公司進行後期的臨床試驗及商業發展）；用於治療氣喘的 lebrikizumab（anti-IL13）；用於治療過敏/氣喘的 quilizumab（anti-M1’/CemX）；用於治療老年性黃斑部病變（age-related macular degeneration）的 lampalizumab（anti-complement Factor D）。
在台灣中央研究院任職期間，張博士的研究團隊發明了兩個新的生物製劑：anti-CemX 抗體藥（FB825）及新型的 anti-IgE 抗體藥（UB221）。這兩株抗體分別授權於泉盛公司及聯合生物製藥公司繼續商業化的發展。T-E 製藥平台的概念，也是在這個時期開始醞釀。
由張博士發明的 anti-IgE 療法延伸出來的 Xolair（omalizumab），在 2003 年通過美國 FDA 核准用於中度至重度過敏性哮喘病患，並於幾年後在歐盟、加拿大、台灣等 90 多國，通過用於重度哮喘病患的治療。在 2004 及 2007 年，世界兩大過敏、哮喘、及免疫學會（American College of Allergy, Asthma, and Immunology 及 American Academy of Allergy, Asthma, and Immunology），分別頒授張博士榮譽會員獎（Honorary Fellow Award）。在 2006 年，張博士被提名選入自然生物技術期刊（Nature Biotechnology）所評定的過去十年內傑出貢獻人物的名單中。2014 年，張博士獲頒世界科學學院的生物醫學科學獎（The World Academy of Sciences Prize in Biomedical Sciences）。