1941年夏,考入原重庆大学地质系,11月正式入学。在校期间,聆听了著名地质学家
李四光、
谢家荣、
斯行健的言传身教。1945年8月至1949年12月,张云湘任重庆大学地质系助教,担任著名地质学家俞建章、丁道衡、乐森璕,蔡承云等教授的辅助。重庆获得解放后,张云湘参加了军管会对重庆大学的接管工作。
1950年8月1日,经张云湘本人向重庆大学申请并取得同意后,调入新组建的原西南财经委员会西南地质调查所(西南地质局、四川省地矿局前身),成为一级地质调查员,并在黄汲清所长亲自指导下,开始了地质工作的生产实践。此后,历任野外地质队队长、技术负责,四川省地质局副局长,局副总工程师、总工程师,四川省矿产储量委员会副主任兼总工程师,四川省地质学会理事长等职,1989年退居二线后任局高级技术咨询组组长,同时还担任省委、省政府科学顾问。1959年推选为省第二届政协委员,1963年推选为省第三届人大代表。1964年选为第三届全国人大代表,1979-1992年先后选为第五、六、七届全国人大代表。
在四川发现了中型铅锌矿、富锰矿,并快速优质地完成了汉源团宝山铅锌矿勘探;组织指导完成了我国第一个铜镍矿的地勘工作。在他的主持下完成了攀西地区第一轮矿产普查工作,发现了新类型锡矿、稀土矿、铁矿、铜矿、冶金辅助料矿、燃料等大中型工业矿床12处,并组织对其中重要矿产地进行勘探,为攀钢基地和成昆铁路建设作出了显著贡献。主持了五十余份重大勘察报告和科研成果的审查、验收工作,从而满足了全川经济建设对矿产资源的需求。