公元314年夏五月，凉州刺史西平公张轨病逝。冬十月，晋愍帝任命他儿子张寔为负责凉州军事的凉州刺史和西平公。同时，晋愍帝下诏又让平东将军宋哲进驻华阴。
张寔字安逊，既有学问又十分明察。他敬贤爱士，并以秀才身份成为郎中。永嘉初年（公元307年左右），张寔坚决辞去骁骑将军的头衔，请求回到凉州。朝廷答应了，改授他为议郎。比及回到姑臧，因为讨伐曹祛的功勋，封建武亭侯。
凉州有个叫张冰的军士得到一枚玉玺，上面有“皇帝行玺”的铭文。他把玉玺献给张寔，僚属无不庆贺。张寔说：“我经常气愤袁本初当年举着玉玺去碰曹孟德的手肘。各位先生现在怎么忽然说出这样的话？这东西并非人臣所应当私自保留的。”便派遣使者带着送回到长安去。
公元316年四月，张寔下令：有能力举出自己过错的所部吏民，将被赏以布帛和羊米。贼曹佐高昌人隗瑾说：“如今明公为政，事无巨细，都亲自解决。兴师发令，经常府里官吏都不知道。万一出了什么事，也没人跟明公分担责任。佐吏们害怕明公的威严，无不敷衍了事。这样，你即使赏他们千金，大家终究还是不敢进言。我觉得明公应当稍微收敛自己的聪明，但凡政事，都虚心地延访下面的官吏，让他们各尽所怀，然后采用良策施行。这样一来嘉言就会自然来到，何必赏赐呢！”张寔听了非常高兴，提拔了隗瑾的职位三等。张寔还派将军王该率领步骑五千入援长安，而且送给各郡很多贡品。晋愍帝（司马邺）下诏拜张寔都督陕西的军事，任命张寔的弟弟张茂为秦州刺史。
公元317年正月，晋愍帝降汉之后，黄门郎史淑和侍御史王冲从长安投奔凉州，声称晋愍帝出降前一天，让史淑等人持诏书给张寔，拜他为大都督、凉州牧、侍中、司空，承制行事。还说：“朕已下诏给琅邪王，让他暂时即任大位，请使君尽力协助琅邪王，共济多难。”史淑等人来到姑臧后，张寔集中属下官吏哀哭了三天，同时谢辞封授的官职不受。
当初，张寔的叔父张肃担任西海太守，听说长安危急，请求作为先锋入援。张寔因为他年老，不许。张肃说：“狐死首丘（传说狐狸死时头总朝着出生的山丘），心不忘本。当年钟仪作为楚囚在晋，还不忘演奏南国的琴音。我受到晋室恩典，列位公卿。如今羯逆罪恶滔天，朝廷倾覆，而我却在边疆贪图安乐，大难来临也不奋力解救。作为人臣怎能这样！”张寔说：“我们门户的确受到重恩，自然应当整个宗族效死回报，忠于并保卫社稷，以申明先公的遗志。但叔父年岁已高，气力衰竭，军旅的事情并非年老的人所能经受的。”张肃这才作罢。后来听说长安失陷，张肃因为悲愤而去世。
张寔派太府司马韩璞和抚戎将军张阆等人率领步骑一万东出击汉，命令讨虏将军陈安，安故太守贾骞和陇西太守吴绍各统郡兵作为前驱。他告戒韩璞道：“先前派遣的诸将，很多违背机密信用，各有不同的打算，以致遭到挫折。而且内部不和，怎能征服外人！如今派将军驾御都督五位将军的兵马军事，大家应当如同一体。不要再让我听到互相不协调的报告。”又送书信给相国司马保说：“王室有事，我不忘献身投躯。先前曾派遣贾骞等人前去勤王，但中途得到符命，敕令贾骞还军。很快又听说贼寇逼近长安，胡崧不肯进军；麹允派人带了五百黄金，请救于胡崧。因此决定派遣贾骞等人进军度岭。接着听说朝廷倾覆，我无法尽忠报国。愤痛之深，死有馀责。如今再次派遣韩璞等人，唯相公之命是从。”
韩璞等人最终还是无法前进，只好退还。来到南安时，许多羌族部众断了他们的归路。双方相持了一百多天，西凉军粮竭矢尽。韩璞杀了拉车的牛给士兵吃，哭着问他们道：“你们大家想念父母吗？”大家答道：“想念。”又问：“想念妻子吗？”大家又答道：“想念。”韩璞再问道：“大家想生还吗？”众人又答道：“想。”韩璞最后又问：“要听从我的命令吗？”众人再次齐声回答道：“要！”韩璞于是鼓噪进军，和羌兵大战。适逢张阆率领金城的兵马赶到，两面夹击，大破羌兵，斩首数千级。
早先，长安有歌谣说：“秦川中，血没腕，唯有凉州倚柱观。”比及汉兵颠覆关中，氐人和羌人劫掠陇西，雍秦一带的百姓，死了什之八九，只有凉州安全无恙。
公元318年三月，原安定太守焦嵩和陈安举兵威逼上邽，守卫那里的西晋相国南阳王司马保派使者向张寔告急。张寔派金城太守窦涛为轻车将军，率威远将军宋毅以及和苞、张阆、宋辑、辛韬、张选、董广带领步骑二万相救。大军来到新阳时，听说晋愍帝崩驾，司马保便阴谋称帝。破羌都尉张诰劝张寔道：“南阳王只是国家的远亲。他忘记了国家的奇耻大辱而一心想称帝，这样的人必不能成功。晋王（司马睿）是近亲，而且有名德，明公应当率领天下人奉戴他。”张寔听从了，便派遣牙门将蔡忠奉表前往建康。蔡忠到达时，晋元帝已经即位。张寔不用江东的年号，依然称晋愍帝的年号建兴。
公元319年四月，南阳王司马保仗着晋愍帝已经去世，便自称晋王，改元建康，安置百官，任命西凉的张寔为征西大将军、开府仪同三司。陈安则自称秦州刺史，投降于汉，又投降于成。上邽大闹饥荒，士众困迫。司马保的部将张春带着司马保逃往南安祁山。张寔派遣韩璞率领步骑五千前往相救。陈安只好退保绵诸，司马保这才得以回归上邽。不久，司马保又被陈安所逼，张寔再次派部将宋毅相救，陈安这才退走。
公元320年正月，张春谋划着要带晋王司马保投奔凉州。张寔派部将阴监带兵迎接他们，表面上声言是翼卫司马保，其实是打算将他们拒之门外。司马保部将张春和杨次与别将杨韬不和，便劝司马保杀了杨韬，并请求出击陈安。司马保都不同意。夏五月，张春和杨次幽禁了司马保后，又把他杀了。司马保身体肥大，重八百斤。他喜欢睡觉和读书，而且暗弱没有决断，所以遇难。司马保没有儿子，张春便立宗室的孩子司马瞻为世子，号称大将军。司马保的部众都散走了，投奔凉州的有一万多人。陈安上表给前赵主刘曜，请求讨伐司马瞻等人。刘曜便任命陈安为大将军，出击司马瞻并把他杀了。张春逃到枹罕。陈安捉了杨次，在司马保的棺柩前把他杀了，用以祭祀司马保。陈安用天子的礼仪将司马保安葬在上邽，谥名他叫元王。
京兆人刘弘客居在凉州的天梯山，在山穴中燃灯悬镜以为光明，用妖术惑众。追随他的有一千多人，甚至连西平公张寔的左右随从都信奉他。张寔帐下阎涉和牙门赵卬都是刘弘的乡人。六月，刘弘跟他俩说：“上天给我一枚神玺，我应当在凉州称王。”阎涉和赵卬都信了，暗中和张寔左右十多人阴谋刺杀张寔，奉刘弘为主。张寔的弟弟张茂探知他们的阴谋，请求诛杀刘弘。张寔命令牙门将史初搜捕刘弘。史初还没到时，阎涉等人已经身怀刀刃进入州府，在外寝室杀害了张寔。刘弘看见史初来到，说道：“使君已经死了，你还来杀我干吗！”史初大怒，截断他的舌头，把他囚禁起来，然后将他车裂在姑臧东市，同时杀了他的党羽数百人。左司马阴元等人因为张寔的儿子张骏年龄还小，便推举张茂为凉州刺史、西平公，大赦境内。同时任命张骏为抚军将军。
张茂字成逊，他虚心好学，不为世俗的利益动心。同年八月，张茂立张骏为世子。
公元321年二月，张茂修筑了灵钧台，台基高达九仞。武陵人阎曾夜里叩州府门呼喊道：“武公（即张茂父亲张轨）派我来这里，问‘为什么要劳民伤财修筑这灵均台！’”有司部门认为他是妖孽，请求杀了他。张茂说：“我相信这的确有点劳民。阎曾声称受先君之命来规劝我，怎能说他是妖孽！”太府主簿马鲂也谏道：“如今大敌尚未消灭，应当崇尚朴素，而不应当增加用于装饰亭台楼榭的劳役。而且近年以来，总觉得各种劳务日益增多。每次营建，都有点过度，这实在不符合民众和士大夫对明公的期望。”张茂悔叹道：“是我的过错，我的过错！”于是停止了筑台的劳役。
翌年（322）年底，张茂派将军韩璞率军攻取陇西和南安的地盘，在那里安置了秦州。
公元323年七月，前赵主刘曜亲自带兵将陇上的勇士陈安包围在陇城，最终消灭了陈安的军事势力。当时刘曜的大将刘岳与张茂正相持在黄河边上。刘曜平定了陈安之后，带兵从陇上过来西击凉州。他派遣部将刘咸攻打在冀城的韩璞，派呼延晏攻打在桑壁的宁羌护军阴鉴。刘曜自己率领戎卒二十八万驻军在黄河边上，列营一百馀里，金鼓声惊天动地，河水为之沸腾，自古以来军旅的盛况都无法和这相比。张茂沿着黄河部署的各个卫戍部队，全都望风奔溃。刘曜扬言说他的大军将百道同时过河，直逼姑臧。临洮人翟楷和石琮等人驱逐了县里的令长，在临洮县响应刘曜。凉州因此大震，人们都失去了坚守的意志。
参军马岌劝张茂亲自出城拒战。长史汜祎大怒道：“亡国之人还想干扰搞乱大事。应当杀了马岌以安抚百姓。”马岌反驳道：“汜公不过一个糟粕书生，一个只会刺探消息打小报告的小才，不懂得考虑家国大计。明公父子想为朝廷诛杀刘曜已有多年了。如今刘曜自己送上门来，远近民众都在观看明公的举动。明公应当建立信用和勇气好不辜负秦陇百姓的希望。军力虽然未必匹敌，然而不出城应战是不得民心的。”张茂说：“爱卿言之有理！”于是出屯石头城。张茂跟参军陈珍说：“刘曜发动三秦的兵众，乘胜席卷而来。我们该怎么办？”陈珍说：“刘曜兵马虽多，但精兵很少，大部分都是氐民和羌民等乌合之众，刘曜对他们也没什么恩信。况且他还担心山东的问题，怎能放下腹心的疾患，而旷日持久地和我们争夺河西的地盘！如果二十天内他还不退兵，我请求给我数千普通的兵马，我为明公将他擒来。”张茂非常高兴，当即任命陈珍为平虏护军，让他率领一千八百骑兵去救韩璞。刘曜暗中打算退兵，于是声言说要先夺取陇西，然后回来消灭桑壁的西凉军队。陈珍招募发动氐民和羌民，打败并赶走部分前赵军队，还收复了南安。张茂深为嘉许，拜陈珍为折冲将军。
前赵一些将领争着要渡河再战陈珍，刘曜说：“我军的势力虽盛，却并不比当年魏武帝下江东时更强。害怕我的威严勉强而来的三分有二，而中军已经十分疲惫，其实很难再用。张氏以为我新近刚平定了陈安，师旅非常强盛；就以我军的声势而言，并非他们五郡的兵众所能抵抗的。他们必定会害怕而前来归命，受制称籓。既然这样，我还有什么其它要求！现在只要按兵不动，以我的声威震慑他们。如果中旬过后张茂的称臣表章还不来的话，那就是我对不起各位了。”张茂果然不久便派遣使者向刘曜称藩，还献马一千五百匹，牛三千头，羊十万口，黄金三百八十斤，银七百斤，女妓二十人，以及各种珍宝珠玉、方域美货，不可胜数。刘曜非常高兴，派他的大鸿胪田崧前往姑臧，拜张茂为侍中、都督凉、南北秦、梁、益、巴、汉、陇右、西域杂夷、匈奴的军事、太师、凉州牧，封凉王，加九锡。
九月，张茂又在姑臧大兴土木，同时重修灵钧台。别驾吴绍谏道：“明公之所以修城筑台，主要是因为出于对以往的担心。愚臣认为如果恩泽没有深入人心，即使身居高层楼台，也无济于事，反而足以动摇属下对明公忠信的意志，失去士大夫和平民对明公的冀望。同时还会显示自己的怯弱，让敌对的邻国产生对付我们的图谋。这样我们将用什么来辅佐天子、称霸诸侯！愿明公赶紧取消这一工程，以免劳民伤财。”张茂说：“我的亡兄被刺杀时，难道没有忠臣义士想要挺身而出吗！只是祸生不测，即使有智勇的卫士，也来不及施展他们的功夫。所以王公设置避险的地方，勇夫设置重重关闭的堡垒，都是古人的作为。如今国家尚未安定，不能将太平时候的道理用在艰难的时世。”终究还是修建了灵均台。
公元324年夏五月甲申日，张茂重病不起。他拉着世子张骏的手哭着说：“我们家世代以孝友忠顺著称。如今虽然天下大乱，你也还是应当继承这一传统，不能放弃。”并且下令说：“我的官职并非受于王命，只是因地制宜，代行政事，岂敢自我炫耀！我死之日，应当以白帢（古代未仕者戴的白帽）入棺，不要以朝服入敛，以彰明我的心境。”张茂当天就去世了，终年四十八岁。
张茂很有志向气节，能决断大事。凉州大姓贾摹，是张寔的妻弟，势倾西凉。先前，有歌谣说：“手莫头，图凉州。”张茂信以为然，便将贾摹引诱来把他杀了。于是豪强都乖乖地臣服了，张茂因此威行凉州地域。
张茂死时，晋愍帝的使者史淑还在姑臧。左长史汜祎和右长史马谟等人请史淑拜张骏为大将军、凉州牧、西平公，大赦他的境内。前赵主刘曜也派遣使者追赠张茂为太宰，谥名他为成烈王；同时也拜张骏为上大将军、凉州牧、凉王。
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