19世紀末，中國人民深受帝國主義的欺淩和封建主義的壓迫，民不聊生。中日甲午之戰，腐朽的清政府敗於日本，被迫簽訂了喪權辱國的馬關條約。少年張子高目睹民族的苦難，立誌要尋求救國救民的道路。在文普通中學堂求學期間，他接觸到了各種新思潮，並接受了“科學救國”的思想。為了實現“振興中華”的願望，他不知疲倦地學習各種新知識，成績優秀。他曾為漢陽鐵廠的建立而歡欣。1907年自武昌文普通中學堂畢業後，曾任教於枝江縣高等小學，教授數學和英文。1909年秋，抱著“科學救國”的願望和“問政、求學、觀其光”的心情，張子高考取了北京清華學堂第壹批庚款公費留學生赴美留學，同時考取的有金濤、梅貽琦、胡剛復等47人。張子高先是進科興學院（Cohen Academy）學習，1911年夏考入麻省理工學院化學系，成為我國最早攻讀近代化學的留學生之壹。張子高的化學老師是當時著名學者諾伊斯（A． A．Noyes）。由於張子高學習刻苦，成績優異，得到諾伊斯的贊賞。1915年畢業後，諾伊斯留他在自己身邊擔任助理研究員。諾伊斯對化學熱力學造詣精深，又是分析化學的理論和實驗的奠基人之壹。在他的指導下，張子高在化學熱力學方面有了堅實的基礎，並進行了稀有元素分離理論和實驗研究工作，對我國特產金屬鎢進行了分析鑒定，成績顯著，得到了諾伊斯的好評，工作成果載於諾伊斯的重要著作《稀有元素定性分析》“鎢和鉭族的分析”壹章中。張子高在美國麻省理工學院學習期間 ，適逢當時在美國留學的趙元任、胡達（胡明復）、周仁、章元善、任鴻雋、楊銓（楊杏佛）等人發起組織“中國科學社”。該社章程規定辦社宗旨為：“聯絡同誌，研究學術，以***圖中國科學之發達”。中國科學社於1915年10月間正式成立後，即按照章程規定積極開展活動，創辦《科學》雜誌，介紹當時世界上先進的科學成果，成為在國內最有影響的自然科學刊物。張子高是該社較早的會員之壹。當時他身在美國，雖然得到名師的器重，又有優越的研究條件，但他愛國心切，為實現“科學救國”的願望，在諾伊斯身旁工作不到壹年便毅然回國，開始了他的教書生涯，將畢生精力獻給了祖國的科學教育事業。從1916年9月到1929年7月 從1916年9月到1929年7月，先後在南京高等師範學校（後改稱國立東南大學）、金陵大學、浙江大學等校擔任化學教授。在此期間，聆聽張子高教誨而成為國家科技棟梁的，有日後擔任中國科學院副院長的吳有訓、延安自然科學院副院長惲子強、華東化工學院院長張江樹、中國科學院長春應用化學所所長吳學周、化學所所長柳大綱等。
為了“***圖中國科學之發達”，張子高壹面努力執教，壹面積極參加中國科學社活動，並受中華教育文化基金董事會的聘請，擔任該會科學研究教席，向國內各有關學術團體和高等學校介紹、推廣化學科學的新成果。為了我國科學事業的發展，他甘為人梯，“為他人作嫁衣裳”。1920年 ，他在南京高等師範學校執教時，曾編寫和講授《科學發達史》，系統介紹世界各國科學的發展，不僅介紹了古希臘、羅馬的早期科學成就，還介紹和分析了當時科學發展的新成果、新趨勢，同時介紹了世界著名科學家的思想、學風和科學研究方法，以及他們的科學成就對社會所產生的影響。這個講稿於1923年由中華書局出版發行。同年，張子高又在《申報》五十周年紀念刊上發表了《五十年來中國之科學》壹文。1929年 ，張子高當選為中華教育文化基金董事會編譯委員會副委員長和科學教育顧問委員會副委員長。1929年8月 ，張子高應聘到清華大學任化學系教授，兼任系主任。在9月底舉行的清華大學1929年度第壹次教授會上，張子高被選入清華大學教授評議會。張子高到清華不久，根據自己的研究心得和切身體驗，向全體學生做了題為《科學之教育的意義》的講座，系統地闡述了科學與教育在富國強兵中的重要作用。他說：“科學的發現與發明，均足以影響人的生活，在日常生活中，有許多問題要解決，就非有科學的常識不可。所以要求壹個社會的進步，就必須使人民有相當的科學知識方可。科學知識之來源由於教育，故欲行新政必先從教育入手。”他在講述“科學教育的價值”時，批判了當時甚為流行的“中學為體西學為用”的論調，指出：提出這種主張的人，只“註重應用科學，而忽略科學的本身，對於科學的精神，實在不曾摸得著”，這是當前存在的“壹個毛病”。在這個講座中，他希望學生重視實驗能力的培養和科學方法的訓練。1931年4月 ，親自兼任教育部長的蔣介石竟任命國民黨中央政治學校副教務主任吳南軒為清華大學校長。吳南軒到校後，實行個人專權的統治手段，他任用私人充任教務長、秘書長等職，並將會計、庶務、文書各科主任全部撤換。他極力反對業已形成的教授治校制度，強行修改《國立清華大學規程》，取消了各學院院長由教授會選舉的規定，自行聘任私人任文學院、法學院院長，同時解散了由教授組成的“聘任委員會”，不發給教授聘書等等。吳南軒這些作為，引起了師生的公憤。5月28日，清華教授會舉行了臨時會議，壹致認為“新改國立清華大學規程於學校前途諸多危險”，決定上書教育部要求立即撤換吳南軒，會上公推張子高、張奚若、金嶽霖等7人組成起草委員會。他們草擬了呈教育部的電文，歷數吳南軒來清華壹月的罪狀，堅決要求教育部“另簡賢能”。同時，張子高、朱自清、吳有訓、李繼侗、周培源等48位教授聯名發表聲明，表示：“倘此問題不能圓滿解決，下學年即與清華脫離關系。在全校師生的強烈反對下，吳南軒被迫於5月29日離校。1931年12月3日，梅貽琦就任清華大學校長，張子高接任教務長。
清華師生的“驅吳”鬥爭結束不久，爆發了日本帝國主義強占沈陽的“九壹八”事變，激起了清華師生的極大憤慨。9月21日，清華教職員公會召開臨時緊急會議，為反對日本侵略決定成立“清華教職員公會對日委員會”，推舉張子高、馬約翰、張奚若等17人為常務委員，負責組織教職員的反日活動。張子高在壹次集會上呼籲各界抵制日貨，他說：“……抵制日貨為救國之最重要法門，不能事過境遷，就淡然若忘！”抗日戰爭爆發後 ，北平淪陷，日軍於1937年9月12日侵占了清華園，大肆掠奪。張子高於1938年初到昆明西南聯合大學任教。後因家事返回北平，曾任燕京大學客座教授。珍珠港事變後，他在中國大學任教授、系主任、理學院院長等職，並兼輔仁大學化學系教授。1945年日寇投降，抗日戰爭勝利，張子高應邀參加了清華大學校產接收委員會的工作，重返清華大學任教。新中國成立後 ，張子高先後被推選擔任清華大學教育工會主席、校務委員會委員、化學系主任等職。1952年，我國高等學校進行院系調整，清華大學化學系撤消，教師調入他校，他考慮到基礎課程對於工科學生培養的重要性，同意組織決定，留在清華大學普通化學教研組工作，擔任教研組主任，帶領壹批青年教師投入普通化學教研組的建設和普通化學課程的教學改革中，為提高普通化學的教學質量做了大量工作。
1960年他在回憶中華人民***和國成立前後的經歷時曾說：“在半封建、半殖民地的舊中國，我的願望不斷碰壁，我的夢想成了泡影，到解放前夕，我已是心灰意懶，準備退休了。”但是，新中國給他帶來了無限的光明和希望，***產黨給他以青春的活力，黨的各項政策和國家的日益富強，使他堅信***產黨是真心實意為振興中華而奮鬥的。當時他已年過花甲，仍像年輕人壹樣，以旺盛的精力，積極參加教學改革，親自上講臺給學生講授普通化學。他還擔負起培養年輕教師的重任。
努力反映最新科學成就，嚴謹治學張子高在教學工作上有兩個突出特點 ：壹是努力反映最新的科學成就。在二三十年代，化學熱力學還是壹門新興學科，張子高把它引入國內，傳授給學生；另壹個特點是嚴謹治學，他對每壹個教學環節都認真對待，嚴格要求，註意培養學生的求實精神和壹絲不茍的科學態度。他還特別註意教學方法，以利學生接受。他不僅備課時考慮到如何突出重點，而且在課堂上板書工整，註意教學效果。他註意輔導學習有困難的同學。對那些不及格的考卷，無論是誰教的學生，他都要再看壹遍，以便了解學生學習中的難點，作為改進教學的參考。加強實驗課的教學 ，培養學生理論聯系實際的能力，重視基本實驗技能的訓練，是張子高的壹貫主張。早在抗日戰爭前，他任清華大學化學系主任時就強調這個問題。那時清華化學系開設的二十幾門課，只《化學史》壹課沒有實驗。他對學生的實驗報告，不但要求當堂交卷，而且要求字體整潔，否則便退回重做。如此嚴格的要求，在學生中起到了潛移默化的作用，形成了良好的學風。張子高還十分關心培養青年教師 ，他常說：“全力培養青年，是我們老壹輩人的責任，‘青出於藍而勝於藍’也正是我們老壹輩人的期望。”1948年，當壹位青年教師初登講堂時，張子高為了讓他比較全面地了解普通化學課程，用了壹整天的時間，講解了幾十年來普通化學教材的演變和發展，從施密斯（A．Smith）布林克列（S．R．Brinkley）．卡特勒吉（G．H．Cartledge）．戴明（H．G．Deming）到鮑林（L．Pauling）等人編著的教材內容的變動是怎樣和化學科學的發展聯系起來的。他精辟地評價了化學家阿倫尼烏斯（S．Arrhe－nius）和範霍夫（J．H．Van’t Hoff）從稀溶液、電離壹直到熱力學的發展、門捷列夫元素周期表怎樣使微觀結構和性質統壹起來，以及鮑林怎樣使微觀結構和性質統壹起來。使這位青年教師在講授普通化學中，能以系統的、歷史的概念來激發同學們學習化學的興趣。
張子高在清華大學長期辛勤的化學教學工作，培養了幾代化學和化工專家，為我國化學科技事業做出了卓越的貢獻。中國化學史研究的開拓者之壹 張子高不僅畢生致力於化學教育工作，而且是壹位著名的中國化學史研究專家。早在20年代初，他就開始了這方面的研究。他曾和張江樹壹道，依據我國明代科學巨著《本草綱目》上的記載，進行了氯化汞制備的實驗，取得了成果。這種結合文獻記載進行實驗重演的化學史的研究方法是張子高壹再提倡的，對今天的科學史研究工作產生了積極的影響。中華人民***和國成立後，張子高把化學史的研究重點放在用辯證唯物主義觀點，分析研究我國古代化學的成就上，他先後發表了十幾篇專題論文，論述我國歷史上化學的光輝成果。1964年，張子高在過去幾十年的研究基礎上，寫成並出版了《中國化學史稿（古代之部）》的專著。由於它不是單純的史料堆砌和文獻考證，而是力圖運用馬克思列寧主義觀點，研究總結中國古代化學的發展，因而受到了讀者的好評。三個階段 張子高把中國化學史分為古代和近代兩部分。古代部分中，又按原始社會、奴隸社會和封建社會分為三個階段。用辯證唯物主義與歷史唯物主義 用辯證唯物主義與歷史唯物主義觀點來闡明我國化學史的壹系列具體問題。例如關於我國什麽時期開始用谷物釀酒的問題，他根據考古的發現，龍山文化中某些生產工具的出現和儲藏谷物的窖穴普遍擴大，標誌著當時農業生產有了長足的進步；龍山文化中又發現了當時所知的最早的酒器，聯系當時已出現了私有財產和貧富差別，糧食可能集中到少數富有者手中，並用於釀酒，所以他認為谷物釀酒應發生在龍山文化晚期。又如我國煉丹術在世界上是最早的，並自成體系。張子高認為，它的發展歸根到底是和當時的社會實踐相聯系的。有的煉丹家脫離實際去搞長生不老藥，最後壹事無成；相反，煉丹術壹旦和實際的制藥工作相結合，就成為同人民生活有密切關系的本草學的壹部分，這方面的成就是很豐富的，成為古代煉丹家對化學的重要貢獻。再如，關於蔡倫對造紙術的貢獻的評價問題，張子高認為蔡倫不是造紙術的發明者，但他改進了造紙術，采用了新的造紙原料，為古代造紙事業開辟了廣闊的發展前途，同時促進了造紙術的提高，為東漢以後的桑皮紙等新品種的出現打下了基礎，使造紙技術產生了質的變化。這些學術問題可以通過百家爭鳴進壹步深入探討，但張子高慎重地提出這些看法，充分反映了這位科學家的求實精神，這是十分可貴的。
1949年10月初，陳毅同誌到清華大學向全校師生作報告，特抽出時間拜會了他20多年前結識的張子高，並留影、題詞；董必武同誌在百忙中，也以武昌文普通中學堂同學的身份，邀請他到家中敘舊。無產階級革命家的親切關懷，使他倍受鼓舞，增強了他為人民教育事業貢獻畢生精力的決心。他表示“要以今日之我與昨日之我比賽，比質量、比速度，爭取為祖國再工作15年”。1959年1月，73歲高齡的張子高加入了中國***產黨。入黨以後，張子高的政治熱情更加飽滿，工作更加積極，他擔任了清華大學新設置的工程化學系系主任、清華大學副校長、中國化學會理事和全國政協委員等職務。“文化大革命”期間，張子高受到沖擊，身心受到摧殘，但他始終堅信馬列主義壹定會勝利，這期間，他壹方面同劉仙洲等幾位同誌組成馬列主義學習小組，長期堅持學習，壹方面繼續指導中國化學史的專題研究工作，並撰寫《中國化學史稿（近代之部）》。
1976年12月11日，在高等教育園地裏辛勤耕耘了60個春秋的張子高與世長辭，享年90歲。他的子女遵囑將他生前積蓄的人民幣3.6萬元交納了最後壹次黨費。
張子高不僅是中國化學界的壹位先驅，而且是著名的古墨收藏家、鑒定家。他壹生寫了許多古墨研究和考證文章，他同葉恭綽、張綗伯、尹潤生三位收藏家合編了《四家藏墨圖錄》壹書。1973年，張子高將幾十年來精心聚藏的近千方古墨（包括明代的壹些珍品），全部捐贈給了故宮博物院。