祖籍山西五台，1953年生于中国台湾，曾名张爱嘉。毕业于美国学校。全能女艺人，不但是优秀的歌星、演员，还是女性导演、编剧、制片。曾荣获两届台湾金马奖影后、两届香港电影金像奖影后、一届金马奖最佳女配角奖。被罗大佑称为“小妹”，被李宗盛、梁咏琪称为“张姐”，是美国《时代》杂志曾以三页篇幅推介的人物。
1965年移居美国纽约，1969年回台进军电视界，主持热门音乐节目。17岁展开歌唱生涯。19岁赴港发展，主持、唱歌、拍广告、制作单元剧；《童年》、《忙与盲》等歌曲都曾风行港台大街小巷。1972年为嘉禾公司主演《飞虎小霸王》、《龙虎金刚》，成为70年代两地影坛的偶像明星。1976年以《碧云天》获第十三届金马奖最佳女配角奖、第二十二届亚洲影展金皇冠盾牌奖。自70年代末走入幕后，任制片及导演。1979年在香港与梁淑怡等合组比高电影公司，制作并出演许鞍华处女作《疯劫》。1981年在台视制作单元剧《十一个女人》系列，与杨德昌、柯一正、宋存寿等合作。同年主演《我的爷爷》获第十八届金马奖最佳女主角奖。1982年任香港新艺城台湾分公司总监，并在《海滩的一天》、《光阴的故事》中饰演角色。
她戏路宽广，风格多变，无论是文艺片还是商业片都表演得游刃有余，先后参演了多位著名导演(如胡金铨、徐克、李安、曾志伟、关锦鹏、洪金宝、杜琪峰等)的作品，如《山中传奇》、《终身大事》、《最佳拍档》系列、《上海之夜》、《春秋茶室》、《人在纽约》、《阿郎的故事》、《八两金》、《饮食男女》等。
自1980年接替意外身亡的屠中训遗作《某年某月的某一天》导演工作后，陆续执导《最爱》(1986)、《莎莎嘉嘉站起来》(1991)、《梦醒时分》(1992)、《新同居时代》(1994)、《少女小渔》(1995)、《今天不回家》(1996)、《心动》(1999)、《想飞》(2002)、《20 30 40》(2004)等，皆获好评。其中自导自演《最爱》，获第二十三届金马奖最佳女主角奖、第六届香港金像奖最佳女主角奖；《少女小渔》获亚太影展最佳影片、最佳编剧等奖项。继2004年的《20 30 40》之后，2008年又推出导演作品《我们这一家》。
2010年更是凭借影片《观音山》入围第四十七届台湾电影金马奖最佳女主角奖、第二十三届东京国际电影节最佳女主角奖以及第十三届届亚洲影评协会人最佳女主角奖等多项国际大奖。
2011年，与范冰冰主演李玉导演的电影《观音山》，获得第20届亚洲电影传媒奖最佳女主角奖。
2013年11月，中国台湾“文化部长”龙应台在第50届金马奖惜别酒会上，宣布张艾嘉接任下届主席 。
2015年4月30日执导的电影《念念》上映 。2015年10月10日，参加第20届釜山国际电影节闭幕式。
2016年9月执导并主演的影片《相爱相亲》。
