張惠言出生於寒儒家庭，“曾祖采、祖金第、父蟾賓皆縣學生”。惲敬《大雲山房文稿》卷四《張皋文墓誌銘》。
張惠言家族譜係，從明弘治年間張端居住武進南門德安裏開始記載，稱為大南門張氏，張惠言《茗柯文》二編卷下《先府君行實》，四部叢刊初編本。
累世科舉不盛。其母《清史稿》有傳：
張蟾賓妻薑，武進人。蟾賓父金第客死京師，妻白，食貧撫諸孤。蟾賓複早卒，薑撫二子惠言、翊。貧，惠言就其世父讀，歸省薑，無食，明日，惠言餓不能起，薑撫之曰：‘兒不慣餓，憊耶？吾與而姊、而弟時時如此也！’惠言稍長，使授翊書，薑與女課女紅，常數線為節，晨起，盡三十線乃炊。夜燃燈視二子讀，恒至漏四下，裏黨稱薑苦節如其姑。《清史稿》卷五○八《列女一·張蟾賓妻薑》，亦見張惠言：《茗柯文》二編卷下《先妣事略》。
張惠言世家從事儒業，實為不易，其中女性對於後代的發展，起著關鍵性的作用。張惠言祖父卒年才35歲，祖母白氏“紡織以為食，而課三子讀書口授四子毛詩為之講解，有疑義取筆記俟伯叔父至者就質焉，或謂孺人家至貧，令兒習他業可以糊口，今使之讀，讀未成餓死矣。孺人曰：自吾翁而上五世為文儒，吾夫繼之，至吾子而澤斬，吾不可以見吾翁。卒命之學文”張惠言：《茗柯文》二編卷下《先祖妣事略》。
其父卒年38歲，張惠言才4歲，依靠母親女工維持學業。張惠言也是英年早逝，一生窮困，自訴：“予不幸無屋可居，無田可食，才力又不足以給生事，遊十年而困益甚。”張惠言：《茗柯文》補編卷下《送計伯英歸江蘇蘇州吳江序》。
他去世後，家貧如昔，有人也勸其妻讓子習賈謀生，其妻堅決反對：“吾家十數世食貧矣，然皆業儒，隳祖業不可自吾子始。
子成孫終有所成。張成孫，通小學，工曆算。《清史稿》、《清史列傳》、《清儒學案》等皆有傳。
張氏一家之困頓，其家女性之堅韌，讓後人感慨，然張家出張惠言、張琦、張成孫、張曜孫、董士錫（張惠言外甥，亦是其女婿），都是有作為之人，實中國文化之幸事。
張惠言在經學上，可謂清朝第一流人物。阮元《擬國史儒林傳序》列舉清代代表性學者，“閻若璩、胡渭等卓然不惑，求是辯誣。惠棟、戴震等精發古義詁釋聖言，近時孔廣森之於《公羊春秋》，張惠言之於孟虞《易》說，亦專家孤學也”阮元：《研經室集》一集卷二。《清史稿》卷四八○《儒林傳一》序，基本全抄阮元此文，在列舉清學者代表人物時，在“孔廣森之於公羊春秋，張惠言之於孟虞易說亦專家孤學也”中後附幾人，變成“孔廣森之於公羊春秋，張惠言之於孟虞易說，淩廷堪、胡培翬之於儀禮，孫詒讓之於周禮，陳奐之於毛詩，皆專家孤學也”。
張惠言的經學成就，被時人稱道的主要為易學和禮學，尤其是易學。
一般而言，曆史上易學研究分成象數和義理兩個派別。
象數派形成於兩漢時期，以孟喜、京房、鄭玄、荀爽、虞翻等為代表，把周易同24節氣、12時辰、五行等聯係，形成卦氣、納甲、爻辰、旁通、升降、飛伏等諸說，擴大取象範圍，往往流變成讖緯災異之說。其中又分今文經和古文經，前者為施、孟、梁丘三家，西漢立為學官，後者是費氏一家。東漢時候鄭眾、馬融、鄭玄、荀爽等從費氏，費氏大興。魏晉後衰落，宋時得複興，但內容已經發生變化，形成了陳摶、邵雍、周敦頤等的圖書學派，該學派在清初被顧炎武、黃宗羲、黃宗炎、胡渭、毛奇齡等人徹底清算，喪失了在易學中的地位。義理派由魏晉王弼開先河，雖依費氏舊本，但提倡舍象取義，得意忘象，黜象數取義理。唐孔穎達采用王弼《周易注》，編成《周易正義》，作為官方頒布的教科書流行一時，至宋以程頤為代表，以“理”統率易學，後朱熹以程頤義理為主體，兼采周氏、邵氏諸圖，成為易學集大成者。乾嘉考據學興盛之際，眾學者孜孜以求漢學，以恢複漢注說為己任，漢各種象數之說，又被重新挖掘。《四庫全書總目·經部易類》序言條陳易學史，說得很明確：“易之為書，推天道以明人事者也。《左傳》所記諸占，蓋猶太卜之遺法；漢儒言象數，去古未遠也；一變而為京（房）、焦（延壽），入於禨詳；再變而為陳（摶）、邵（雍），務窮造化。《易》遂不切於民用。王弼盡黜象數，說以老、莊；一變而胡瑗、程子，始闡明儒理；再變而李光、楊萬裏，又參證史事。《易》遂日啟其論端。此兩派六宗，已互相攻駁。又《易》道廣大，無所不包，旁及天文、地理、樂律、兵法、韻學、算術以逮方外之爐火，皆可援《易》以為說，而好異者又援以入《易》，故《易》說愈繁。
清儒《易》學研究者眾多，但有代表性的為三人：惠棟、張惠言、焦循。
惠棟博通諸經，尤以易名，反對宋易學甚力，專尊漢易，不同於清初大儒的易學研究。江藩評論清初諸儒和惠棟之差別：
《易》自王輔嗣、韓康伯之書行，二千餘年，無人發明漢時師說。及東吳惠氏起而導其源，疏其流，虞氏三聖之《易》昌明於世，豈非千秋複旦哉！國初老儒亦有攻王弼之注，擊陳摶之圖者。如黃宗羲之易學象數論，雖辟陳摶、康節之學，而以納甲動爻為偽象，又稱王輔嗣注簡當無浮義。……然不宗漢學，皆非篤信之士也。
出於“古訓明則古經明，古經明則賢人聖人之理義明”的學術信仰，戴震：《戴東原集》卷一一《題惠定宇先生授經圖》。
惠棟依據漢儒諸家解釋《周易》，既反對宋圖書學派，也拋棄義理說，而采納孟喜八卦說、京房納甲說、虞翻卦變說、荀爽升降說、鄭玄的爻辰說等諸種漢象數說，力圖融合各家體例。
張惠言追循惠棟易學研究框架，隻是比惠棟走得更專深，認為“惠棟始考古義、孟、京、荀、鄭、虞氏，作《易漢學》，又自為解釋曰《周易述》，然掇拾於亡廢之後，左右采獲十無二三，其所自述大抵祖禰虞氏而未能盡通，則旁征他說以合之”張惠言：《茗柯文》二編卷上《周易虞氏義序》。
企圖全麵恢複虞翻學說，“求其條貫，明其通例，釋其疑滯，信其亡闕”。他可謂比較成功地達到了目的，但少有己見。王夫之指責虞氏易：“漢偏泥象，多取附會。流及於虞翻，而約象互體，半象變艾，曲以象物者，繁雜瑣屈，不可勝紀”(周易外傳·係辭下第三章)；王引之亦說：“虞仲翔乃於諸卦之爻，皆以旁通取義，遂令本卦之爻不取象於本卦而取於所通之卦，而陰陽相反之卦爻，皆雜糅而無辨矣。
雖然張惠言於漢易一本虞氏，但對偏向於古文經的鄭玄易學仍十分感興趣。誠然，他曾指出鄭氏易學取象偏隘，可仍高度評價其易重禮的意義，認為鄭氏“列貴賤之位、辯大小之序，正不易之論，經綸創製，吉凶損益與詩書禮樂相表裏，則諸儒未有及之者也”張惠言：《茗柯文》二編卷上《周易鄭荀義序》。
他在《丁小疋鄭氏易注後定序》中，再次肯定了鄭氏易的價值所在：
鄭氏之易，其要在禮，若乃本天以求其端，原卦畫以求其變，推象附事以求文王周公製作之意，文質，損益大小該備，故鄭氏之易人事也，非天象也，此鄭氏之所以為大。
張惠言對鄭玄易中之禮如此關注，自有其意趣所在，背後驅動他的就是經世的精神。正如他之所以推崇虞氏易，在於相信它能“而天下治”，能“遂於大道”一樣。張惠言：《茗柯文》二編卷上《周易虞氏義序》。
虞氏本不講禮，張惠言為了再現周禮，“使周家一代之製，損益具備，後有王者監儀在時，不可得而廢也”張惠言：《茗柯文》二編卷上《虞氏易禮序》。
張惠言便做出大膽的舉動，把禮融入虞氏易體例，“以虞氏之注推禮以補鄭氏之闕”，撰《虞氏易禮》兩卷，他以虞氏易推鄭氏禮，力圖把鄭氏禮納入虞氏易的體係中，實有創新之意義。從這個意義上，我們可以說，朱伯崑的評價不是很全麵。
張惠言重視鄭氏禮，有其時代背景，清禮學研究十分盛行，據張壽安統計，在《皇清經解》中，有關三禮專著占所有專著的百分之二十；《皇清經解續編》，此類專著則占了百分之二十八。錢穆評價其影響：“同時學者，裏堂、芸台以下皆承其說，若以理、禮之別為漢、宋之鴻溝焉”。亦曰禮而已矣”（《曾國藩詩文集》卷二《聖哲畫像記》，四部叢刊初編本）。淩廷堪和張惠言之間禮學致用思想有沒有聯係，目前沒有直接證據。二人集子中，都沒有提到對方。應該說，張惠言之禮學致用本自他的經世思想。
但他並非隻重文獻上的梳理，而是希望“求天地陰陽消息於易虞氏，求古先聖王禮樂製度於禮鄭氏，庶窺微言奧義以究本原”張惠言：《茗柯文》三編《文稿自序》。
由此，張惠言對清漢學的流弊痛加指責：
數十年之間，天下爭為漢學而異說往往而倡，學者以小辨相高，不務守大義或求之章句文字之末，人人自以為許鄭，不可勝數也。張惠言：《茗柯文》三編《安甫遺學序》。
至此，我們就很能理解了。治虞氏易學，張惠言可謂典型的漢學方法，但他並不拘泥於文字章句，最終目的還是在於致用。
25歲時(乾隆五十年，1785)，張惠言曾居住歙縣，執教金榜家族，此時並未開始專研經學。他學易、禮應在29歲（乾隆五十四年，1789）、30歲（乾隆五十五年，1790）左右。《茗柯文》三編《文稿自序》：“王悔生見餘黃山賦而善之，勸餘為古文，語餘以所受於其師劉海峰者，為之一二年稍稍得規矩……退而考之於經”，考張惠言與王灼見麵在乾隆五十三年（1788），見《鄂不草堂圖記》（《茗柯文》二編卷下）；又張惠言曾述：“歲在己酉（乾隆五十四年，1789）……餘時甫涉易學。”《楊隨安漁樵問對圖賦》（《茗柯文》第3編）
他於31歲（乾隆五十六年，1791）再入歙縣，兩年後離開，其間問禮於金榜，張惠言：《茗柯文》四篇《祭金先生文》。金榜治禮，師從江永，以鄭玄為宗，江藩評“不敢雜以後人之說，可謂謹守繩墨之儒矣”。”（姚鼐《禮箋》序，轉引自阮元：《研經室集》續2集卷二《集傳錄存·金榜傳》）張惠言語：“箋禮九篇，以鄭正鄭，惟其匡救，是為篤信。”（《祭金先生文》）