张茂昭本名升云, 德宗时赐给今名, 字丰明。年轻时沉着刚毅, 很精通书传。张孝忠在世时, 几次升迁担任检校工部尚书。张孝忠去世后, 皇帝授任邕王李谅为义武军节度大使, 以张茂昭为留后, 封为延德郡王。两年以后, 任节度使。他的弟弟张昇璘鄙视王武俊的为人, 在座上谩骂, 王武俊大怒, 袭击义丰、安喜、无极, 掳掠一万多人, 张茂昭环城固守, 派人用重礼谢罪, 王武俊才停止。过了很久, 张茂昭入朝, 向皇帝从容谈论河朔的事情, 皇帝听到很震动, 说：“只恨见卿太晚了!”在麟德殿设宴召见他, 赐他良马、上等宅第、优美的器用珍币, 诏令他的儿子张克礼娶晋康郡主为妻。皇帝正要依靠他统管北方, 适逢皇帝去世, 因此张茂昭每次入朝, 总是哀痛不能自禁。

顺宗即位, 张茂昭升任同中书门下平章事, 又派遣他去节镇, 赐给他女乐二人, 他坚决推辞, 送女乐的车到了家门口, 张茂昭对诏使推辞说：“天子的女乐, 不是臣下所应见的。过去汾阳王、咸宁王、西平王、北平王都立有大功, 所以应当接受这样的赏赐。如今臣下在朝廷供职, 怎么能滥用赏赐呢?以后有立功之臣, 陛下用什么奖赏他们?”又赐给安仁里宅第, 他也辞让不接受。宪宗元和二年, 张茂昭请求朝见, 五次上奏才被允许。请求留在京城, 皇帝不允许, 加兼太子太�!�

张茂昭回到节镇后, 王承宗反叛, 皇帝下诏河东、河中、振武、义武合并军力为恒州北道招讨, 张茂昭修治粮仓马厩, 建立驿亭候馆, 平整道路, 以等待西军。王承宗派騎兵两万越过木刀沟逼近官军交战, 张茂昭披上甲胄作为前锋, 命令儿子张克让、侄子张克俭与诸军分左右翼包围贼兵, 大败贼兵, 王承宗几乎覆灭。正值有诏令班师, 张茂昭加任检校太尉, 兼太子太傅。

张茂昭于是请求让自己整个家族还朝, 表章几次递上, 皇帝才允许。北方军镇派人私下游说, 他都不听从。下诏左庶子任迪简为行军司马, 从驿道乘马前往替代张茂昭。张茂昭奉上两州符节、钥匙、图书簿籍交给他。张茂昭先让妻子、儿女上路, 告诫说我让你们离开容易, 希望后代不被污俗熏染。”走到半路, 朝廷派人迎接他授任兼中书令, 充任河中晋绛慈隰节度使。到了京城, （皇帝破例）双日开延英殿, 接见张茂昭五刻才停止。张茂昭又上表请求将祖坟迁到京兆, 得到允许。第二年, 他头上患疮疽去世, 终年五十岁, 册命追赠太师, 谥号叫献武。皇帝思念他的忠诚, 将他的儿子们都提拔担任重要职务, 每年赠给绢两千匹。