初中就读于北京市文汇中学，考入北京金帆艺术团，开始学吉他，初三时，组乐队在一些演出中露面。
1999年1月18日，花儿乐队在“新蜂”旗下发表首张专辑《幸福的旁边》；2月，魔岩唱片与新蜂音乐签署在海外发表花儿乐队首张专辑合约；6月，为“新蜂”旗下合集《花鸟鱼虫》录制两首歌曲；6月19日，参加“中国第二届新音乐演唱会”，首次在三万观众面前进行露天现场演出，这也是首次与崔健同台演出。
2001年1月，参加《同一首歌》的录制活动，并翻唱了《让我们荡起双桨》 ；12月18日，发表第二张专辑《草莓声明》。
2002年，获得第2届“华语流行音乐”传媒大奖。2004年，获得第4届全球“华语歌曲排行榜”“年度最受欢迎乐团”和中国音乐先锋榜最受欢迎乐队，并签约《EMI（百代）》；6月，发行专辑《我是你的罗密欧》。
2005年8月，受美国MTV频道之邀，在纽约时代广场屏幕首播公映《化蝶飞》MV 。2006年，推出专辑《花天囍世》 。2007年9月28日，发行专辑《花龄盛会》。
2008年，为迪士尼《歌舞青春2》内地代言演唱主题曲《摇摆摆》；2月1日，发行《花龄盛会》再版（美丽校园版和奇幻冒险版）；4月24日，大张伟首部漫画图文书《白水煮一切》上市。
2009年7月13日，大张伟单飞后发行第一首个人单曲《爱火烧》 ；8月11日，发行首张个人专辑《霹雳狂花》；11月14日，在工人体育馆举行花儿乐队《花样十年》演唱会。2010年2月，作为CCTV《大风车》新年特别节目特别来宾；3月，与郭阳、王文博三人合著十年传记《花样十年》 。
2011年4月，在《中国梦想秀》中为架子鼓女孩胡伊南圆梦 ；7月7日，参与拍摄《艺乐时尚影视杂志》；7月19日，发行专辑《大张旗鼓》；10月，与关凌搭档参加深圳卫视年代秀节目。
2012年1月10日，发行专辑《大摇大摆迎春来》 ；1月11日，参加深圳卫视春节晚会；5月，在《中国梦想秀》中为盲人按摩师吴光圆梦，与吴光同台演出。
2013年3月23日，参加《百变大咖秀》并在《快乐大本营》中被选为百变五侠队长；5月4日，作为深圳卫视《男左女右》嘉宾；7月，在托克拉克酒吧举行演唱会；7月18日，主持《土豆周末秀》首播 。
2014年，大张伟签约恒大音乐 ；春晚，大张伟以一首歌曲《倍儿爽》亮相舞台 ；7月，大张伟《let’slove》歌曲首发传递爱心公益主题；12月4日，受邀参加腾讯原创歌曲真人秀《Hi歌》，演唱抒情歌《爱瘾》，并最终获得第三名；12月21日，参与青春励志真人秀《来吧！灰姑娘》，作为特搜员寻找灰姑娘；随后，作为江苏卫视跨年晚会开场嘉宾，演唱《倍儿爽》、《胡撸胡撸瓢儿》 。
2015年1月1日，参加CCTV15《光荣绽放——十大中文金曲演唱会》，凭借《倍儿爽》获得十大中文金曲奖；10月16日，大张伟参与的真人秀节目《跟着贝尔去冒险》在东方卫视播出。2016年4月19日，大张伟正式加入《天天向上》后第一期节目在湖南卫视播出 ；8月5日，《盖世英雄》凤凰传奇战队特邀“段子手”大张伟加盟 。
2019年1月23日，发布单曲《哪吒闹》。7月28日，加盟腾讯视频星素互动音乐共创真人秀《合唱吧！300》，担任合唱发起人 。8月9日，发行单曲《傻了吧》；31日，大张伟“SPARKLE48口”出道20周年演唱会在天津武清体育中心体育馆开唱 。9月2日，发布单曲《那些都不是我》。10月，加盟湖南卫视全民音乐综艺互动秀《嗨唱转起来》 。11月，以猜评团身份参与《蒙面唱将猜猜猜第四季》节目的录制 。
2020年5月31日，以观察团成员身份加盟独居生活观察类真人秀《看我的生活》 ；7月3日，以嘎嘎师傅的身份常驻"有趣综艺新偶像"选拔类真人秀《认真的嘎嘎们》 ；7月9日，以超级大乐迷的身份加盟原创音乐综艺《乐队的夏天第二季》 ；9月19日，参加中国国内首档好奇主题晚会《百度好奇夜》 ；11月1日，以猜评团身份参与江苏卫视音乐综艺《蒙面唱将猜猜猜第五季》 ；11月10日，主持湖南卫视《拼多多1111超拼夜》 。12月19日，加盟《启航2021——中央广播电视总台跨年盛典》 。
吐槽大会第五季总冠军大张伟
大张伟生活中是一个不折不扣的宅男。除了创作音乐外，大张伟的爱好是宅在家里看书、看电影 。
2016年4月下旬，大张伟与经纪人刘迎在长沙录节目同住一个房间，并一夜未出。据露称，大张伟大约在两年前就已经和经纪人刘迎低调领证，但是至今尚未举办结婚仪式；5月18日，大张伟发文疑默认自己与经纪人刘迎的恋情。
2019年1月5日，大张伟在节目中承认已经结婚，妻子是刘迎。
2008年，在“5·12”汶川地震发生后，大张伟就第一时间到达灾区探望受灾群众并参加义演，获得封博爱之星[131-132] 。
2015年，大张伟助力嫣然天使基金创作歌曲《let’slove》，并与王菲爱女李嫣合唱，演绎爱心公益主题，传递善与爱的概念[133-135] ；同年，“5·12”汶川特大地震三周年，“中国红十字向你报告”的晚会在四川省体育馆举行，大张伟演唱了《加油歌》[131-132] 。
2017年，大张伟生日会给所有人准备了一个小惊喜——“大张伟·人间精品希望小学”捐赠仪式，呼吁粉丝一起加入到公益的大队伍之中来。
大张伟从来不吝啬开发自己潜在的超能力 （凤凰网评）。他不仅模仿表演上有一套，而且也有很多创意想法，是个表演和创意俱佳的综合型艺人（新华网评论）。他凭借多变的造型和抓住被模仿者精髓的表演迅速脱颖而出。从最开始的蔡琴，到毛阿敏，大张伟颇具才华的表演才能几乎是“燃烧生命般的表演” （新浪娱乐评论）。
2014年春晚结束时，大张伟承认假唱《倍儿爽》，同时也否认《倍儿爽》抄袭《江南style》 。
2016年8月3日，音乐人梁欢在微博上质疑大张伟在音乐综艺节目《盖世音雄》中改编的《爱如潮水》编曲照搬国外DJZedd的《Candyman》，Zedd也在推特上回应称这是对自己歌曲的完全抄袭。而大张伟在其8月5日晚间的一条微博上承认确实在编曲时吸取了Zedd在《Candyman》中的创意 。
2017年7月，大张伟《脑洞大》再次被指抄袭百大DJ之一VINAI的单曲《Frontier》。大张伟工作室也做出回应，承认《脑洞大》与《Frontier》相像，但其实是改编于儿歌《采蘑菇的小姑娘》。
