张翔于一九八五年在南京大学物理学院顺利完成本科学习，获得学士学位。此后，他选择继续在本校深造，并于一九八八年成功取得南京大学物理学院授予的硕士学位。经过一段时间的积累与探索，他远赴美国求学，于一九九六年在美国加州大学伯克利分校机械工程系获得博士学位。完成博士学业后，张翔开始了其教职生涯，进入宾夕法尼亚州立大学任教，并自该校起担任助理教授一职，这一任职期持续至一九九九年。
一九九九年，张翔教授开始在加州大学洛杉矶分校机械与航空航天工程学系担任教职，他最初获聘为副教授，这一职务从一九九九年持续到二零零三年，随后于二零零三年晋升为全职教授，直至二零零四年。二零零一年，他受命担任美国国防部MURI超颖材料研究中心的主任，领导该中心的研究工作直至二零零六年。二零零三年，他进一步承担起美国国家科学基金会纳米科学及工程研究中心主任的职责。二零零四年，他的学术生涯迎来了新的阶段，转入加州大学伯克利分校，在机械工程学系及应用科学与技术所任教，先是从二零零四年至二零零五年担任副教授，随后自二零零五年起获聘为教授，并自二零零九年开始，荣膺Ernest S. Kuh讲座教授这一荣誉职位。二零零七年，他加入了美国劳伦斯伯克利国家实验室，担任科学家，并于二零一四年至二零一六年期间，出任该实验室材料科学部的主任。二零一零年，他在工程领域的卓越贡献获得认可，当选为美国国家工程院院士。二零一四年，他荣获了菲茨罗伊奖章。同年，他所带领的团队获得了安徽省高层次科技人才团队在皖创新创业专项扶持资金一千万元人民币的支持。二零一五年十二月七日，他当选为中国科学院外籍院士。二零一六年十二月，他再获殊荣，被授予美国工程科学学会的A.C. Eringen奖章。二零一七年十二月十五日，香港大学校务委员会经过决议，正式任命张翔接替马斐森教授，成为香港大学第十六任校长，任期定为五年。二零一八年七月十七日，张翔教授正式就任港大校长，他在就职时承诺将与香港大学的广泛持份者，包括大学成员、政府机构以及社会社群，建立并维持一种长远而紧密的合作关系。二零二一年十月三日，香港大学校务委员会发表声明，表示经与教务委员会商议后，一致决定由现任校长张翔继续出任校长一职，新的任期为期五年，自二零二三年七月开始生效。作为香港大学第十六任校长，张翔教授在学术与管理岗位上持续贡献着他的力量。
2025年，任香港大学企业家联盟顾问委员会主席。
张翔在阐述其关于建设世界顶尖大学的核心理念时，提出了四个不可或缺的支柱，即人才汇聚、学术环境营造、远见与战略规划以及资源支撑体系。他特别强调，在学术领域应当积极培育一种充满批判精神、勇于质疑并倡导自由合作的氛围；大学必须着力支持青年学者开展独立研究，鼓励他们敢于挑战既有的学术权威。在追求短期“表现”指标的同时，院校更需具备长远的战略眼光，围绕学科发展的内在逻辑进行深入而持续的思考。此外，应当竭力排除学术评价过程中各种非学术因素的干扰，通过引入国际通行的评价标准与机制，以构建更为客观公正的学术评估体系。在人才培养方面，应注重学生背景与能力的多元化发展，着力塑造兼具创新思维与批判性思维的顶尖人才；教师则需要在科研探索与教学育人之间找到有效的平衡点。面对新兴的跨学科领域，无论是研究还是教学，都迫切需要打破传统的院系组织壁垒，促进深度融合与协作。同时，大学还应积极拓宽社会募捐与资源筹措的渠道，为科学研究开辟更广泛而稳定的经费来源。自1996年张翔赴宾夕法尼亚州立大学任教以来，他长期致力于高层次人才培养，先后指导了多名博士研究生及博士后研究人员的科研工作。截至2015年，由他培养和指导的中国籍研究生、博士后以及访问学者总数已超过50位，这部分学者中的一些具体信息如下：
2005年，由张翔教授所带领的研究团队成功研制出全球首块超透镜，并首次通过实验演示了该器件能够实现突破传统光学衍射极限的成像效应，为超分辨成像技术开辟了全新路径。2007年，这项关于超级透镜的重大研究进展因其突破性价值，被国际知名《探索》杂志评选为当年全球最具影响力的百项科技发展成果之一。进入2008年，张翔课题组再次取得重要突破，他们成功制备出世界上第一种在三维尺度上呈现光学负折射系数的创新材料；该项成果被权威出版物《时代杂志》评为2008年度全球十大科技发现之一，同时入选该年度全球五十大重大发明榜单。在此基础上，研究团队进一步将光的负折射原理拓展至声学领域，首次成功实现了具有负弹性模量的声学超构材料及相关功能性器件，为声波操控提供了全新方案；同期，张翔教授主导开发了高效的等离子体光刻技术，利用该技术成功刻写出精细度达到纳米级别的电子电路，推动了微纳加工技术的进步。2009年，其团队研制出世界上首个基于表面等离激元原理的半导体激光器，为集成光子学器件的小型化奠定了基础。2011年，他们利用单层石墨烯材料，研制出世界上尺寸最小、工作带宽极宽的超高速光调制器；同时，通过双光子吸收实验方法，在二维半导体材料中发现了异常强烈的激子相互作用以及巨大的激子束缚能现象，这些发现对新型光电器件的设计具有深远意义。总体而言，张翔教授长期以来的研究工作主要聚焦于纳米科学技术、材料物理、光子学以及生物技术等多个前沿交叉领域，并持续在这些方向上产出系列具有国际影响力的创新成果。
截至2015年，张翔已在各类学术期刊上累计发表了超过300篇研究论文，其成果广泛见诸于包括《Science》、《Nature》、《美国科学院学报》以及《物理评论快报》在内的众多知名出版物。此外，他还在各类国际学术会议及专业机构中进行了总计280余次形式多样的学术报告，涵盖主题演讲、全体会议发言以及特邀演讲等多种类型。为更具体地展现其学术贡献，以下将列举部分具有代表性的论文名录：
张翔教授作为光电信息材料与器件领域的杰出专家，是信息超构材料及表面等离激元光子学研究方向的重要开拓者之一，他在超材料与超级镜头的理论探索与技术应用方面作出了具有深远影响的原创性贡献。张翔长期致力于促进中国高等院校、科研机构与国际学术前沿的深度对话与协同合作，通过搭建高水平的交流平台与联合研究机制，为提升中国科技自主创新能力与高等教育国际化水平发挥了积极作用。在超材料领域，他的研究工作具有显著的开创性，成功研制出世界上首批能够突破传统光学衍射极限的光学超级透镜，实现了纳米尺度的高分辨率成像；此外，他所发明的等离激元光刻技术为纳米级精密制造提供了关键工艺支撑，有力推动了微电子产业、高密度数据存储及相关前沿科技的进步与发展。