张至发，淄川人。万历二十九年(1601)进士。历任玉田、遵化知县。经人推荐考察调任京官，授职礼部主事，改任御史。当时齐、楚、浙三大派系势力正兴盛。张至发是齐派，上疏陈述内耗的弊病，于是说：“陛下讨厌拉帮结派，而掌权的宰相先不能超然独立于门户之外。前不久读到科臣的奏疏说：‘近来慰谕辅臣温旨，辅臣跟司礼监自相参定，才接受皇上的御批。’果然如此，国家大事还能管理吗？”话语都是指责叶向高的，皇帝不理睬。当时言官争相排斥东林党人，户部郎中李朴不平，上疏争辩。张至发于是弹劾李朴背叛公理，庇护同党，谎言欺君，皇帝也不理睬。
不久派出巡按河南，福王的封地洛阳，宦官的势力猖獗，张至发以礼裁决，没有人敢横行霸道。宗禄得不到供给，为福王置义田，救济贫困的人。万历四十三年(1615)，河南省发生饥荒，请求留饷用作救济，又请求漕粮改折，皇上都予回答，称病回家休养。
天启元年(1621)提升为大理寺丞。三年请求回家侍养老人。魏忠贤党羽举荐他，假传圣旨命令吏部提拔任用，张至发正在照顾双亲，没有出来做官。
崇祯五年(1632)起用为顺天府丞，提升为光禄卿。精心核实多年的弊病，有很多改正，于是受到皇帝的器重。八年春天，提升为刑部右侍郎。六月，皇帝将要增设阁臣。认为翰林不习世务，想任用其他官员参与。召见数十位廷臣，各自交给一道奏疏，让他们拟旨。于是提拔张至发为礼部左侍郎兼东阁大学士，跟文震孟一起进殿堂入值，侍奉皇上。自从世宗朝许缵以后，外僚进入内阁，从张至发开始。
这时温体仁当首辅，钱士升、王应熊、何吾驺其次。过了二年，温体仁等人都离职了，张至发于是当上了首辅。万历年间，申时行、王锡爵先后掌权，大的旨意前后继承，称为“传衣钵”。张至发代替温体仁，一切都按照温体仁的方法办理，而才智机变赶不上温体仁，因为位次为第一，不是皇帝关注的对象。曾选择东宫太子的讲官，排斥黄道周，被给事中冯元飙指责。张至发发怒，两次上疏诋毁黄道周，而极力称赞温体仁坚持自己的主张不欺骗别人，又被编修吴伟业弹劾。讲官项煜议论张至发把持考试选举，庇护儿女亲家任浚而压制成周。张至发上疏辩解，皇帝于是把项煜赶走了。
内阁中书黄应恩凶狠暴戾，温体仁、张至发依靠任用他，恃势骄横。既然已担任正字一职，按理不应当再任东宫侍书，恐怕皇上与太子在同一天开讲。张至发不熟悉先朝的事情，让他兼任。黄应恩不能兼任，讲官撰写讲义送给黄应恩缮写抄录，黄庆恩拒不接受。检讨杨士聪议论这事，张至发将他的奏疏扣压了。杨士聪又写信给内阁，极力追究这件事，张至发始终庇护黄应恩。正好恢复原总督杨鹤的官职，答应给他诰命，黄应恩应当撰写诰文。因为他的儿子杨嗣昌是皇帝的红人，黄应恩极力为杨鹤开脱。违背皇上的旨意，将要给他定罪，张至发打算用集体的名义挽救他。同僚孔贞运、傅冠说：“先前许士柔有类似的事情，我们不曾挽救，为什么偏偏挽救黄应恩呢？”张至发很不高兴地说：“你们不救他，我自己救他。”接连三次上疏。皇帝不听，特降谕旨削去黄应恩的官籍。杨嗣昌上疏为他说情，皇帝也不听。不久，大理寺副曹荃揭发黄应恩贿赂的事情，牵连到张至发。张至发很气愤，接连上疏请求调查。皇帝虽然很温和地答复了他，最终还是将黄应恩下狱。张至发于是上疏，自以为有三条理由应当离职，但未曾称病。忽然得皇帝圣旨回家休养，当时有人嘲笑他，认为他是遵皇帝圣旨而得病的。
张至发很清高刚强。从外吏起家，各翰林都不服他。他又始终讨厌跟自己意见不一致的人，不能够虚心听取别人的意见。皇帝也不喜欢他泄漏机密，就听凭他离职。而且不派行人护送，只让他乘驿车回家。赐给他旅费六十两，彩色丝织品表里二套，对照首辅离职的常例，仅得其中一半。回家后，捐钱改建淄城，皇帝传令奖励他。不久完成徽号的礼仪，派遣官员慰问他。崇祯十四年(1641)夏天，皇帝想起用旧臣，特下令召见周延儒、贺逢圣和张至发，唯独张至发四次上疏推辞。第二年七月病死，先前多次加封太子太傅、礼部尚书、文渊阁大学士。死后，赠少保，祭奠下葬，按制度荫封他的儿子。