张铨，字宇衡，沁水人。万历三十二年(1604)进士，授保定推官，后升为御史，巡视陕西茶马。因亲丧归家服孝，期满，起任巡按江西。
此时，辽东总兵张承荫为清军所败，战死。经略杨镐正打算四路出军迎敌。铨急忙上书奏道：“敌方的山川险易，我们还不清楚，孤军深入，能保不受包抄？而且骑兵野战，是敌军的长处，我军的短处。以短击长，以劳对逸，以客为主，这不是用兵之道。昔日胪朐河之战，五将无一生还，为何还要轻易出塞。如今之计，不必征兵四方，而应当就近调募，屯集要害之地，固守边疆，优厚安抚北关军民，也就是为清军树立敌人。多派间谍去拉拢他们的官兵，然后伺隙进军。如果增加百姓的赋税，征派壮丁，就会导致骚扰，恐怕可忧者不在辽东而在内部。”他建议发放府库的金银布帛，增补开缺的大官，释放因直言而被监禁的人，为皇太子讲经说史，先做好这些基本工作。又提出“：起用李如柏、杜松、刘纟廷这些有威望的老将，他们也应受杨镐的指挥调遣，统一领导。唐代九节度使各自为政，导致相州失败，可为明鉴。”又说：“朝廷准备抚恤张承荫。承荫身为总兵，而不知敌人在行诱引之计，轻率进攻，遭到失败，这是无谋；突然遇敌，队伍混乱不堪，这是无法；率领万余大军，不能做殊死战斗，这是无勇。故臣以为对他不应抚恤。”他还指出，杨镐不是大帅之才，力荐熊廷弼。
万历四十八年(1620)夏，又上疏说：“自辽东用兵以来，有关衙门倡议加赋，每亩增收银三厘，不久加至七厘，又不久加至九厘。国家如同人的身体一样，辽东是肩背，关内是腹心。肩背有病还可藉腹心的血脉来滋补，若腹心先溃烂，危亡就在眼前了。竭关内之力以救辽，辽未必安，而国家已面临危亡了。今宜团结人心以巩固根本，岂可进行无休止的剥削，逼迫百姓为乱。且陛下内廷积金如山，以有用之物，放在无用的地方，其与瓦砾粪土有何区别，请求发放国库的财物，守国库的人不加理会，加派田赋的意见却朝奏而夕准。臣对此非常不能理解。”铨的这些意见都关系到军国之安危，而皇帝与执政大臣始终还不明白。刘纟廷、杜松失败之后，时人都说张铨有先见之明。
熹宗即位，命铨去巡按辽东。经略袁应泰下令对清军招降，铨极力阻止，应泰不听。铨叹息道“：祸乱从此开始了。”天启元年(1621)三月，清军攻破沈阳。铨请令辽东巡抚薛国用率河西兵屯驻海州，前辽总督文球率山海关兵屯驻广宁，以壮声援。奏疏刚上，辽阳被围，官军大败。铨与应泰分城防守。应泰令铨退保河西，以图再举，铨不听从。经三日战斗，辽阳城破，铨被俘，后自尽。朝廷赠大理寺卿，再赠兵部尚书，谥忠烈。授其子道浚为锦衣卫指挥佥事。