前半生 1881年，
张作相生于锦州义县南杂木林子村（今凌海市班吉塔村杂木林子村）。幼年家贫，只读过3年私塾。16岁那年，因族兄遭仇人杀害，他怕受牵连，便流落到奉天（沈阳）一带。农忙时给种地人家打短工，农闲时到城里当泥瓦匠，作些掏炕抹墙的活计。那时，他由于衣服褴褛常遭人欺辱。
张作相由于生活的颠簸和凄苦，深觉世道不平，遂产生铤而走险出人头地的念头。于是，他溜回本村，与本村另一人策划打死杀害他族兄的仇人，随后率几人逃出，落草为寇。
1901年，张作相率20人到新民府八角台村投奔张作霖。与张作霖的人马合在一起，拉起了一支拥有200多人的“保险队”。
1902年，清廷收编，张作霖被任为新民府游击马队管带，张作相为哨官。
1907年，按年龄为序，马龙潭、吴俊升、孙烈臣、张景惠、冯德麟、汤玉麟、张作霖、张作相8人结拜为盟兄弟。盛京（沈阳）将军赵尔巽，将全省旧军编成八路巡防队，张作霖任前路统领，张作相为骑兵一营管带。
1915年后，历任陆军第二十七师炮兵团团长、旅长、代理师长。
1916年，张作霖任奉天督军兼省长，张作相任二十七师步兵旅长。
1918年段祺瑞任命张作霖为东三省巡阅使，张作相任巡阅使署总参谋长、参议，兼任二十七师师长和卫队旅旅长。
1919年，任东三省巡阅使署总参谋长，张作霖重建东三省讲武堂，张作相任堂长。
1924年，张作相任吉林督军并几次出任吉林省省长。在这时期，张作相主张“固守关外，将养生息，训练士兵，扩充实力”为上策。基于这种思想，他在吉林省督军兼省长任上，做了一些有益于民众的事。如抵制开放烟禁，在吉林严禁种植鸦片，严禁吸毒贩毒；他拒绝与日本人合作，独自兴建了吉海铁路，并创办了吉林大学。
1925年奉军内发生郭松龄叛变的事情。郭松龄部被打败后，有人主张将郭的下属重要官员一律杀掉，以儆效尤。张作相以哭相谏，保住了这些人的性命。以后这些人在东北军进关和西安事变中都成为东北军的中、高级将领和骨干。
1927年，任“安国军”第五军团长，次年依附国民党，改任吉林省政府主席，又任东北边防军副司令官等职。在张作霖提议下，与张作相、吴俊升、汤玉麟、孙传芳、张宗昌、韩麟春、褚玉璞等再次结拜为盟兄弟。
1928年6月4日，沈阳皇姑屯炸车事件发生后，张作霖被炸死，张作相一心辅佐少帅张学良。张学良对张作相也很敬重，称他为老叔，辅帅，又让原配夫人于凤至做了张作相二夫人花福田的干女儿，关系一向密切。
后半生
1930年9月，张学良率东北军主力进关，张作相留守东北，任东北四省留守司令，驻沈阳大帅府，主持东北后方一切事务。
1931年“九一八事变”时，张作相正在锦州西郊料理父亲丧事，吉林省主席由参谋长
熙洽代理。熙洽趁机出卖了吉林，当上了可耻的卖国贼。张作相对此事非常愤慨，曾申令吉林军政人员不要听从熙洽的伪令，并派诚允到宾县另建吉林省临时政府，但也无济于事，无可挽回。
1933年，张作相退出军政界。此后，他一直在天津英国租界隐居，在家养花种草消磨时光。以后，他的盟兄弟张景惠任伪满洲国总理大臣，当了汉奸，曾几次派人找他，强行要他出山任职，帮助日本关东军干事，面对日伪当局的一次次威逼利诱，严词拒绝出任任何伪职。1936年西安事变后，张学良在南京被蒋介石扣留，张作相为营救张学良曾到处奔走。
1945年抗战胜利后，蒋介石想利用他的威望，让他出来在东北任职，又都遭到他的拒绝。后任东北行辕政治委员会委员。
1948年，蒋介石去台湾前夕，曾派人催请他去台湾，几次送来飞机票，并为家属准备了半条船的空位，他都毫不动心。但是，张作相对我党却非常亲热，积极组织呼吁国民党内中高级将领在天津迎接解放。1948年10月15日，正当张作相在锦州家中处理财产时，被我中国人民解放军误俘。当我军知道他就是东北军要人张作相时，便马上向他道歉，并希望他站在人民解放事业一边，还派人一直把他送到天津芦台火车站。张作相对此事非常感激。
1949年3月，张作相患心脏病（一说脑溢血）逝世。周恩来得知后，非常遗憾，曾对张作相的外甥周毓文说：“老先生怎么故去了，我们还要请老先生出来一起工作呢。”
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