在一九八四年，张泉灵曾为动画作品《黑猫警长》中的白鸽探长一角担任配音工作。随后，于一九九二年，她凭借优异的成绩考入北京大学，进入西方语言文学系并主修德语专业。在校求学期间，张泉灵积极参与各类实践活动，她曾主持由北京大学与中央电视台联合制作的专题栏目《中华文明之光》，该节目特别邀请北京大学的教授以及在校学生共同担任嘉宾主持，形式新颖且内容充实。到了大学四年级，张泉灵还参与拍摄了一部电视剧《阳光路》，该剧入选了全国大学生电视剧展播活动；她在剧中饰演的角色，正是剧中男主角的女友，而这一角色与后来为人所熟知的撒贝宁在剧中构成情感线索。最终，张泉灵于一九九六年顺利完成学业，从北京大学毕业。
一九九七年，张泉灵通过中央电视台面向社会举办的公开招聘考试，顺利进入央视国际部，随后在文化资讯类节目《中国报道》中担任记者、编导及主持人，开启了她的电视职业生涯；同年，她又调入中央电视台海外中心专题部，继续以主持人兼编导的身份参与节目制作。到了二〇〇〇年，张泉灵开始出任中央电视台新闻资讯节目《东方时空》的总主持人，承担起更为重要的新闻播报与节目统筹工作。二〇〇一年底，她加入《东方时空》旗下的“时空连线”栏目，通过一系列深入一线的采访实践，真切地接触到中国社会基层的方方面面，这不仅极大地拓宽了她作为一名新闻工作者的视野，也让她切身感受到新闻事业本身所具有的独特魅力。二〇〇二年三月二十七日，张泉灵主动请缨，深入阿富汗北部地震灾区进行现场电视采访，由此成为国内首位进入如此危险区域完成电视报道的女主持人，展现了出色的职业勇气。二〇〇三年，她开始主持中央电视台新闻频道的访谈节目《新闻会客厅》；同年，在非典疫情蔓延期间，她坚持每天进行长达两到三小时的新闻直播，逐步克服了以往依赖稿件才能放松的心理障碍，这段高强度的工作经历显著提升了她的临场应变与专业把控能力，成为其职业生涯中一次重要的飞跃。二〇〇四年，她还主持了国庆五十五周年特别节目《精彩中国》，以庄重而饱满的状态完成了这一重大宣传任务。二〇〇六年，张泉灵开始担任直播栏目《人物新周刊》的主播，经过在演播室内长期、系统的实践与磨合，她成功转型为一位能够娴熟驾驭整个演播室流程、从容应对各种直播情况的成熟新闻主持人。
二零零七年，为庆祝香港回归祖国十周年这一重要时刻，张泉灵受邀主持了《朝闻天下》环节中的《香港早晨》部分。到了二零零八年二月，她再度担纲重任，成为中央电视台新闻频道除夕特别节目《一年又一年》的主持人；同年五月八日，她亲赴现场，参与了奥运圣火成功登顶珠穆朗玛峰这一历史性事件的采访报道工作；此外，在“5·12”汶川特大地震发生后，张泉灵持续坚守在新闻一线，担任地震相关报道的主播，因其在抗震救灾报道中的突出表现，先后被授予全国抗震救灾英模、全国抗震救灾宣传先进个人等荣誉称号，并且她还以家庭的名义主动向灾区捐出了人民币一万元。二零零九年，张泉灵主持了系列专题节目《牛年怎么牛》；同年，她还主持了中央电视台大型特别报道《泉灵逛城》，该节目通过游历航天城的形式，全面而生动地向观众展示了航天城内的各项先进设施，并让观众得以深入了解航天员的日常训练与生活状态；此外，她还积极参与了庆祝新中国成立六十周年的庆典现场报道，承担了演播室主持人以及部长访谈录主持人的重要工作，并对国庆游行的各项准备工作进行了深入采访；同年十一月，她凭借出色的专业能力，荣获了中国播音主持领域的最高荣誉之一——中国“金话筒奖”电视播音员主持人奖。二零一零年，张泉灵在新闻频道特别节目《泉灵看两会》中担任评论员，在此期间她采访了多位政府官员与社会知名人士；同年，她还获得了第十一届长江韬奋奖这一新闻界的崇高奖项。二零一一年，张泉灵主持了中央电视台新闻频道特别节目《行走唐人街之拉美篇》；同年，她以关怀者的身份，参加了第二届瓷娃娃全国病人大会，体现了其对社会公益事业的关注与支持。二零一二年，她主持了神舟九号载人航天飞行任务的特别报道节目；同年，她还出任了中央电视台综合频道青年电视公开课节目《开讲啦》的主持人；七月，她受邀加盟“寻找七仙女”选拔大赛，担任大赛的顾问及评委工作。二零一三年二月九日，她登上了中央电视台春节联欢晚会的舞台，与四十七位主持人共同表演了精彩的开场联唱《欢歌贺新春》；四月三日，她作为外景记者，参与了中央电视台新闻频道特别节目《探潮亚马孙》的录制。二零一四年九月，由她与王小丫、何炅、撒贝宁共同主持的电视公益节目《开学第一课》在中央电视台综合频道正式播出；同年十一月，她担任了第二届乌镇戏剧节闭幕式的主持人，为这场文化盛事画上了圆满的句号。
二零一五年七月初，媒体传出张泉灵已确认从中央电视台离职的消息；随后在七月十三日，傅盛战队通过其官方微博正式对外公布，张泉灵将以顾问身份加入该战队，同时她也成为傅盛旗下紫牛基金的合伙人；同年九月九日上午八点，张泉灵本人发表长篇公开信，详尽阐述了离开央视的决定，并正式宣告进入创业投资领域；当月，她进一步担任了紫牛基金的创始合伙人。二零一七年二月，她受邀出任爱奇艺平台脱口秀节目《奇葩说第四季》的导师角色。二零一八年一月十四日，她参与录制的喜剧脱口秀节目《吐槽大会第二季》于腾讯视频正式上线播出。二零一九年一月，张泉灵作出了新的职业选择，正式加入少年得到公司，并出任该公司董事长一职。二零二零年五月，《中国企业家》杂志社公布了当年度的“中国最具影响力的30位商界女性”排行榜，张泉灵成功入选“商界木兰”榜单；同年十月二十九日，由她参与的文化类综艺节目《对白第四季》在优酷视频平台首播。二零二一年十一月，她再次获得业界认可，入选《财富》杂志发布的“2021年中国最具影响力的商界女性未来榜”。在此之后的数年间，她持续活跃于荧屏，先后参与了《闪闪发光的你2》、《再见爱人 第四季》以及《生活闪亮时2024》等多档综艺节目的录制工作。二零二五年五月十八日，她加盟的综艺节目《背后》与观众见面。同年七月二十六日，另一档她参与的综艺《姐姐当家》播出，她在该节目中担任了核心的当家观察员角色。紧接着在九月十二日，由她亲自担任主持的综艺节目《令人心动的offer第七季》也如期播出。
知名主持人张泉灵与她的丈夫李铁于公元2000年正式步入婚姻殿堂。李铁先生是一位在城市发展战略和规划领域颇具建树的专家。婚后第六年，即2006年，家庭迎来了新的成员，张泉灵诞下一子，夫妇二人为爱子取了一个寓意美好的名字——晨晨。
张泉灵留给公众的印象，恰恰与她的名字所传递的意境相契合：气质清秀，神态灵动，全然打破了人们对于现场新闻及突发新闻主播固有的严肃与刻板印象。她的眼眸中时常蕴藏着一抹温和的笑意，那份平易近人的亲切感，轻易便消融了人与人之间的隔阂与陌生。在2008年“5·12”汶川特大地震的报道工作中，她凭借其敏锐的新闻嗅觉、果敢的现场判断、高度的专业素养以及忘我的投入精神，深深打动了全国电视观众，为当时的抗震救灾营造了积极而有力的舆论氛围。紧随其后，在2009年庆祝新中国成立60周年的系列报道中，她再次展现了卓越的大型直播驾控能力与不畏艰辛的战斗精神，圆满完成了各项播报任务。作为一名智慧型女主播，张泉灵不仅在音色条件上符合专业要求，更在思维深度与临场智慧等各方面都达到了优秀新闻主播的标准。她的敬业态度赢得了观众的广泛敬佩，而其扎实的业务能力也同样获得了公众的高度认可。身处新闻现场时，她总能保持思路的清晰缜密，秉持真实、客观的原则，以全面而细致的视角进行呈现，往往能精准地道出观众最为关切的真相与核心答案。即便面对主持人临时提出的专业性较强的追问，她也能迅速组织语言，给出准确而透彻的回应。始终怀揣新闻人的敏感与担当，张泉灵持续关注并深入报道着一个个与普通百姓生活息息相关的社会议题。