张元勋是太平县新河(今温岭市新河镇)人。自幼爱好武艺，体魄健壮。15岁的时候考中秀才。16岁时，倭寇侵犯台州，张元勋的父亲张恺散巨资聚集很多人保卫家乡，最后阵亡了。张元勋因此立誓杀数以万计的贼寇来报杀父之仇。
17岁袭世职海门卫新河所百户，勇武有谋略。从戚继光征倭，转战浙江、福建沿海一带，破敌横屿，突围漳浦，歼倭安德、兴化、仙游、福安，以战功进千户，署都指挥佥事，充福建游击将军，改福建南路参将。明隆庆元年（1567年），广东曾一本勾结倭寇，战舰千艘进逼福建，官兵屡战皆败。元勋主动请战，六次交锋，获全胜，沉敌舰300余艘，擢副总兵。五年署都督佥事，代行总兵官镇守广东。万历二年（1574年）冬，倭冠攻陷铜鼓石、双鱼城。元勋发兵千里急行军，赶至儒峒设伏，亲率援兵为应，大败入侵之寇，擒杀八百余，以功授都督同知。五年，从总督凌云翼攻破罗旁瑶寨，晋升都督。
元勋深虑官场倾轧，功成引退。居家10年，种竹养花，自号逍遥道人。墓在长屿镇小屿山东麓，尚存。
史书记载《明史·卷二百一十二·列传第一百》
