張學顏，字子愚，號心齋，肥鄉人。出生九個月就死了母親，對繼母孝順得出了名，在墓地結廬守喪時，有白雀前來築巢。考取了進士，由曲沃知縣入京擔任工科給事中，調任山西參議，因為總督江東彈劾而被解職，事情弄清楚後，調任永平兵備副使，又調到薊州。
俺答受封為順義王，察罕土門汗對部下講：“俺答是奴才，卻分封為王，我反不如他。”他挾持三衛窺視遼東以求封王，但是海西、建真各部族日益強大，都建立了國家並稱汗。大將王治道、郎得功戰死，遼東人大為恐懼。遼東巡撫李秋被免職，大學士高拱想啟用張學顏，有人對他表示懷疑，高拱說：“張生卓越倜儻，人們不了解他，將他置於磨石。上一磨就會顯出利器的本色。”侍郎魏學會後到，高拱迎麵問他：“誰可以擔當遼東巡撫？”魏學會思考了很久，回答：“張學顏可以。”高拱欣喜地說：“真是找到了人。”於是，將他的名字上報，將他升任右僉都禦史、遼東巡撫。
遼鎮的邊界長達二千多裏，一百二十所城寨，三麵毗鄰敵人，有七萬二千名官軍，每人每月供給一石米，折成銀兩為二錢五分，馬匹在冬春兩季供給飼料，每月折合銀兩一錢八分，即使年成好也不足維持幾天。自前任巡撫王之誥、魏學會相繼安撫、緝拿，也沒有達到全盛時的一半，又經曆旱災，餓死的人遍地都是。
張學顏首先請求賑濟撫恤，充實軍隊，招募流民，製造兵器，購買戰馬，明確賞罰，罷黜懦弱的幾名將領，修築了平陽堡以便溝通兩河，調動遊擊部隊到正安堡護衛鎮城，戰守全部經過謀劃。大將李成梁敢於深入敵陣勇敢廝殺，而張學顏卻以收縮保全為策略，敵人來了自己沒有損失，敵人退卻自己守備如初，公私都得以保全，漸漸恢複了舊日的勢力。與李成梁在卓山打敗了土蠻，升任右副都禦史，土蠻陰謀入侵，聽說有防備就終止了行動。
奸民擅自出海，盤踞著三十六座島嶼，閱視侍郎汪道昆提議進行緝拿追捕，張學顏稱緝拿、追捕不便利。命令李成梁在海上按兵不動，顯示出即將進行誅殺的樣子，另外派遣使者進行招安，許諾免除他們的差役，不到半年，招安了四千四百多人，積患得以消除。建州都督王杲因為索要歸降的人沒有得逞，擄掠了撫順，守將賈汝翼譴責他，王杲更加不滿，邀約各部族為敵，副總兵趙完責備賈汝翼引發了災禍。張學顏上奏說：“賈汝翼拒絕王杲的贈物，責罰他違抗聖意，實為伸張國威，倘若因此罷免他，是我方進退邊將之權由敵方掌握，我認為應該告諭王杲送還俘虜和掠奪的財物，否則就調兵剿滅他，不要姑息養奸。”趙完驚懼，賄賂他黃金和貂皮，張學顏告發了他，詔令逮捕趙完，並依張學顏的策略告諭王杲。各部族聽說大軍將出擊，全部逃竄隱匿山穀，王杲驚懼，邀約海西王台送還俘虜以表誠意，張學顏趁勢安撫了他。
遼陽鎮以東二百餘裏以前有個孤山堡，巡撫禦史張鐸又增設了險山五堡，卻與遼鎮缺乏聲援之勢。都禦史王之誥奏請設立險山參將，轄治六堡十二城，分別駐守雲愛陽，又認為這是一片不毛之地，想移駐寬細，因為時間緊迫而沒有實施。
萬曆初年，李成梁提議將孤山堡移至張其哈細，將險山王堡移至寬細、長細、雙墩、長領散等地。都占據肥沃之地，扼守著險要。但是邊地人苦於遠征之役，口出怨言。才動工，王杲又侵犯邊關，殺害遊擊裴承祖，巡按禦史趕緊請求罷除勞役，張學顏不同意，說：“這樣是顯示虛弱。”當天巡視塞上，安撫了王兀堂諸部，聽任他們在當地貿易。最終修築了寬細，開拓了兩百多裏地。因此，撫順以北、清河以南，都遵守約束。第二年冬天，他發兵討伐王杲，大敗王杲，追殺到了紅力寨，張居正將張學顏的功績列在總督楊兆之上，加封為兵部侍郎。
土蠻大量集結諸部兵馬侵犯錦州，要求封他為王，張學顏上奏說：“敵人仗勢欺侮，與他們通融，是畏懼他們。和平之權在敵方，這種和平必定不可長久。況且無功者與有功者一樣受封，叛逆與忠順一樣賞賜，既被諸部輕視，又被俺答譏笑。我們應當義正辭嚴地拒絕他。”遇上大雨，敵人退卻了。當年冬天，他被召回並任命為兵部侍郎，加封右都禦史。還沒被人代替，土蠻就邀約泰寧的速把亥分路侵犯遼東、沈陽、開原。在辟山打敗敵人，斬殺首領阿醜台等五人，然後返回兵部，過了一年，升任戶部尚書。
當時，張居正當權，認為張學顏工於心計，很倚重他，張學顏撰寫會計錄以便查清出納情況。又奏請列出清丈田畝的條例，核實收兩京、山東、陝西的外戚莊田的厘金，清除超量的、脫漏的、詭辭假借的數額，又在全國推行，查獲官民屯墾，放牧的湖陂八十多萬頃，受賠償困累的百姓，用賦稅抵償。
自從正德、嘉靖年間國家耗空之後，到萬曆期間，明朝最為富庶，張學顏頗有貢獻。然而此時後宮的開支繁多，經常索取，張學顏就事勸諫，得以停發了十萬兩太倉銀，減少了雲南一千兩黃金的課稅，其餘的大都無法堅持自己的意見了，但是每年增加二十萬兩金花銀，就成了定額，人們也因此而對他有看法。
當時，剛興起宮中練兵，挑選了二千多名宮中小臣和奴仆集中訓練，撥發三千匹太仆寺的馬給他們，張學顏堅持不給馬匹，又奏請停止宮中練兵，神宗都不聽。皇帝的禦車由山陵返回，張學顏上奏說：“皇上恭奉聖母，駕車前往，在陵園拜祭，占卜壽命，六軍的十多萬將士，全部一齊肅立。隻有宮中練兵的隨從軍士，舉止放縱。起初到達涼水河，喧嘩爭吵毫無紀律，奔跑衝撞，使天顏變色。現在禦車已經返回，隊伍仍未解散。謹稽查舊製，營軍隨禦駕到郊外祭祀，開始由內庫提供裝備，事情完了就歸還。宮中隻有隨從的內侍首領允許佩戴弓矢。又有律法：不是素來護衛的軍士，手持片刃進入宮殿門，絞殺；進入皇城門，發配戍邊。祖宗防範弭亂的考慮很深遠。現在皇城內身披鎧甲乘馬持利刃的人，科道不能糾察，兵部不能檢查。又召集小廝、仆隸，出入禁宮，萬一驟然產生邪念，結黨謀亂，在宮內嘩變但宮外的臣子不敢入內，在夜晚嘩變則宮外的兵丁不知道，在都城白天嘩變則稱天子的親兵，驅逐也不肯離散，追捕他們又不敢觸犯。正德年間，西城練兵的事，可以很好地借鑒。”奏疏呈上，宦官都切齒痛恨，就製造流言蜚語地加以中傷。神宗覺察後，也追查這篇上書的主使人，張學顏得以幸免，然而他的意見也不被接受。
考績期滿，加封為太子少保，雲南的嶽鳳、罕虔被平定，他升任太子太保。當時，張居正已死，朝廷的議論很不相同，禦史劉台因為彈劾張居正被治罪，張學顏又抨擊他貪汙。禦史馮景隆抨擊李成梁粉飾功績，張學顏趕緊稱李成梁的十次勝利不是虛妄的事，馮景隆被貶職。張學顏以前受張居正厚愛，與李成梁共事很久，眾議都認為張學顏與張居正、李成梁結黨。
禦史孫繼先、曾乾亨，給事中黃道瞻接連上奏抨擊張學顏，張學顏上書辯解請求離職，又奏請留用黃道瞻，皇帝不聽。第二年，順天府通判周弘袍又抨擊張學顏與太監張鯨勾結，神宗將他們都罷黜且逐出京城，張學顏八次上奏請求退休，皇帝允許他辭官離去，後死於家中，封贈為少保。
俺答受封為順義王，察罕土門汗對部下講：“俺答是奴才，卻分封為王，我反不如他。”他挾持三衛窺視遼東以求封王，但是海西、建真各部族日益強大，都建立了國家並稱汗。大將王治道、郎得功戰死，遼東人大為恐懼。遼東巡撫李秋被免職，大學士高拱想啟用張學顏，有人對他表示懷疑，高拱說：“張生卓越倜儻，人們不了解他，將他置於磨石。上一磨就會顯出利器的本色。”侍郎魏學會後到，高拱迎麵問他：“誰可以擔當遼東巡撫？”魏學會思考了很久，回答：“張學顏可以。”高拱欣喜地說：“真是找到了人。”於是，將他的名字上報，將他升任右僉都禦史、遼東巡撫。
遼鎮的邊界長達二千多裏，一百二十所城寨，三麵毗鄰敵人，有七萬二千名官軍，每人每月供給一石米，折成銀兩為二錢五分，馬匹在冬春兩季供給飼料，每月折合銀兩一錢八分，即使年成好也不足維持幾天。自前任巡撫王之誥、魏學會相繼安撫、緝拿，也沒有達到全盛時的一半，又經曆旱災，餓死的人遍地都是。
張學顏首先請求賑濟撫恤，充實軍隊，招募流民，製造兵器，購買戰馬，明確賞罰，罷黜懦弱的幾名將領，修築了平陽堡以便溝通兩河，調動遊擊部隊到正安堡護衛鎮城，戰守全部經過謀劃。大將李成梁敢於深入敵陣勇敢廝殺，而張學顏卻以收縮保全為策略，敵人來了自己沒有損失，敵人退卻自己守備如初，公私都得以保全，漸漸恢複了舊日的勢力。與李成梁在卓山打敗了土蠻，升任右副都禦史，土蠻陰謀入侵，聽說有防備就終止了行動。
奸民擅自出海，盤踞著三十六座島嶼，閱視侍郎汪道昆提議進行緝拿追捕，張學顏稱緝拿、追捕不便利。命令李成梁在海上按兵不動，顯示出即將進行誅殺的樣子，另外派遣使者進行招安，許諾免除他們的差役，不到半年，招安了四千四百多人，積患得以消除。建州都督王杲因為索要歸降的人沒有得逞，擄掠了撫順，守將賈汝翼譴責他，王杲更加不滿，邀約各部族為敵，副總兵趙完責備賈汝翼引發了災禍。張學顏上奏說：“賈汝翼拒絕王杲的贈物，責罰他違抗聖意，實為伸張國威，倘若因此罷免他，是我方進退邊將之權由敵方掌握，我認為應該告諭王杲送還俘虜和掠奪的財物，否則就調兵剿滅他，不要姑息養奸。”趙完驚懼，賄賂他黃金和貂皮，張學顏告發了他，詔令逮捕趙完，並依張學顏的策略告諭王杲。各部族聽說大軍將出擊，全部逃竄隱匿山穀，王杲驚懼，邀約海西王台送還俘虜以表誠意，張學顏趁勢安撫了他。
遼陽鎮以東二百餘裏以前有個孤山堡，巡撫禦史張鐸又增設了險山五堡，卻與遼鎮缺乏聲援之勢。都禦史王之誥奏請設立險山參將，轄治六堡十二城，分別駐守雲愛陽，又認為這是一片不毛之地，想移駐寬細，因為時間緊迫而沒有實施。
萬曆初年，李成梁提議將孤山堡移至張其哈細，將險山王堡移至寬細、長細、雙墩、長領散等地。都占據肥沃之地，扼守著險要。但是邊地人苦於遠征之役，口出怨言。才動工，王杲又侵犯邊關，殺害遊擊裴承祖，巡按禦史趕緊請求罷除勞役，張學顏不同意，說：“這樣是顯示虛弱。”當天巡視塞上，安撫了王兀堂諸部，聽任他們在當地貿易。最終修築了寬細，開拓了兩百多裏地。因此，撫順以北、清河以南，都遵守約束。第二年冬天，他發兵討伐王杲，大敗王杲，追殺到了紅力寨，張居正將張學顏的功績列在總督楊兆之上，加封為兵部侍郎。
土蠻大量集結諸部兵馬侵犯錦州，要求封他為王，張學顏上奏說：“敵人仗勢欺侮，與他們通融，是畏懼他們。和平之權在敵方，這種和平必定不可長久。況且無功者與有功者一樣受封，叛逆與忠順一樣賞賜，既被諸部輕視，又被俺答譏笑。我們應當義正辭嚴地拒絕他。”遇上大雨，敵人退卻了。當年冬天，他被召回並任命為兵部侍郎，加封右都禦史。還沒被人代替，土蠻就邀約泰寧的速把亥分路侵犯遼東、沈陽、開原。在辟山打敗敵人，斬殺首領阿醜台等五人，然後返回兵部，過了一年，升任戶部尚書。
當時，張居正當權，認為張學顏工於心計，很倚重他，張學顏撰寫會計錄以便查清出納情況。又奏請列出清丈田畝的條例，核實收兩京、山東、陝西的外戚莊田的厘金，清除超量的、脫漏的、詭辭假借的數額，又在全國推行，查獲官民屯墾，放牧的湖陂八十多萬頃，受賠償困累的百姓，用賦稅抵償。
自從正德、嘉靖年間國家耗空之後，到萬曆期間，明朝最為富庶，張學顏頗有貢獻。然而此時後宮的開支繁多，經常索取，張學顏就事勸諫，得以停發了十萬兩太倉銀，減少了雲南一千兩黃金的課稅，其餘的大都無法堅持自己的意見了，但是每年增加二十萬兩金花銀，就成了定額，人們也因此而對他有看法。
當時，剛興起宮中練兵，挑選了二千多名宮中小臣和奴仆集中訓練，撥發三千匹太仆寺的馬給他們，張學顏堅持不給馬匹，又奏請停止宮中練兵，神宗都不聽。皇帝的禦車由山陵返回，張學顏上奏說：“皇上恭奉聖母，駕車前往，在陵園拜祭，占卜壽命，六軍的十多萬將士，全部一齊肅立。隻有宮中練兵的隨從軍士，舉止放縱。起初到達涼水河，喧嘩爭吵毫無紀律，奔跑衝撞，使天顏變色。現在禦車已經返回，隊伍仍未解散。謹稽查舊製，營軍隨禦駕到郊外祭祀，開始由內庫提供裝備，事情完了就歸還。宮中隻有隨從的內侍首領允許佩戴弓矢。又有律法：不是素來護衛的軍士，手持片刃進入宮殿門，絞殺；進入皇城門，發配戍邊。祖宗防範弭亂的考慮很深遠。現在皇城內身披鎧甲乘馬持利刃的人，科道不能糾察，兵部不能檢查。又召集小廝、仆隸，出入禁宮，萬一驟然產生邪念，結黨謀亂，在宮內嘩變但宮外的臣子不敢入內，在夜晚嘩變則宮外的兵丁不知道，在都城白天嘩變則稱天子的親兵，驅逐也不肯離散，追捕他們又不敢觸犯。正德年間，西城練兵的事，可以很好地借鑒。”奏疏呈上，宦官都切齒痛恨，就製造流言蜚語地加以中傷。神宗覺察後，也追查這篇上書的主使人，張學顏得以幸免，然而他的意見也不被接受。
考績期滿，加封為太子少保，雲南的嶽鳳、罕虔被平定，他升任太子太保。當時，張居正已死，朝廷的議論很不相同，禦史劉台因為彈劾張居正被治罪，張學顏又抨擊他貪汙。禦史馮景隆抨擊李成梁粉飾功績，張學顏趕緊稱李成梁的十次勝利不是虛妄的事，馮景隆被貶職。張學顏以前受張居正厚愛，與李成梁共事很久，眾議都認為張學顏與張居正、李成梁結黨。
禦史孫繼先、曾乾亨，給事中黃道瞻接連上奏抨擊張學顏，張學顏上書辯解請求離職，又奏請留用黃道瞻，皇帝不聽。第二年，順天府通判周弘袍又抨擊張學顏與太監張鯨勾結，神宗將他們都罷黜且逐出京城，張學顏八次上奏請求退休，皇帝允許他辭官離去，後死於家中，封贈為少保。