张元勋,字世臣,浙江太平人。承袭世职任海门卫新河所百户。他深沉坚毅有计谋。时值有倭寇侵犯的消息,他隶属戚继光麾下。作战有功,晋升为千户。他随从戚继光攻破横屿诸贼,晋升为署都指挥佥事,充任福建游击将军。隆庆初期,攻破福安倭寇,改任南路参将。他随从李锡攻破曾一本,晋升副总兵。

五年(1571)春天,他被提升为署都督佥事,代郭成任总兵官,镇守广东。惠州河源敌贼唐亚六、广州从化敌贼万尚钦、韶州英德的敌贼张廷光劫抢郡县,不能控制。第二年,张元勋进剿他们。歼俘敌贼六百多人,唐亚六等人授首,余党均被平定。肇庆恩平十三村的敌贼陈金莺等人,与邻邑苔村三巢敌贼罗绍清、林翠兰、谭权伯,藤峒、九径十寨的敌贼黄飞莺、丘胜富、黄高晖、诸可行、黄朝富等人,相互煽动作乱。按惯例,两粤只有大征才能叙功,小规模的进剿是不叙功的,所以诸将不喜欢小规模的进剿。总督殷正茂与张元勋商议,小规模进击敌巢也记功,诸军争相奋战。殷正茂又秘密派遣副将梁守愚、游击王瑞等人屯兵恩平,像经常守戍在那里的人,乘敌贼不备,歼斩林翠兰等人,生擒罗绍清、谭权伯献给殷正茂。诸路剿击敌巢的人,获首功二千四百多人,放还被抢掠来的子女一千三百多人,生擒陈金莺,只有黄高晖等人逃跑了。张元勋向北到达藤峒,又生擒丘胜富、诸可行、黄朝富等八十八人。部将邓子龙等人抓获黄高晖、黄飞莺。三巢、十寨、十三村的所有敌贼全部被平定,其余的全部被安抚。

惠州、潮州两地相接处,山高险阻树木深茂。贼首蓝一清、赖元爵与同党马祖昌、黄民太、曾廷凤、黄鸣时、曾万璋、李仲山、卓子望、叶景清、曾仕龙等人各自占据险要结砦,控制方圆八百多里,同党有几万人。殷正茂提议对他们进行大规模征讨。正遇上陈金莺等人被消灭,诸贼恐惧。曾廷凤、曾万璋一起送子入学,马祖昌、叶景清也假意乞求投降。殷正茂知道他们使诈,征兵四万,下令由参将李诚立、沈思学、王诏,游击王瑞等人分别带领,张元勋在其中节制他们,监司陈奎、唐九德、顾养廉、吴一介监督这些军队,几路兵马齐头并进。敌贼被打败,他们还凭借险要进行固守。官军搜遍深林邃谷也找不到他们。而张元勋和唐九德,追击逃亡叛贼至南岭,一天一夜跑步赶到顾养廉的戍所,击破李坑,生擒卓子望等人。第二年击破乌禽嶂。曾仕龙被高山阻拦,张元勋假装饮酒庆祝,忽然进兵击破曾仕龙并生擒他。张元勋先后俘歼大贼头六十一人,次等贼头六百多人,击破大小敌巢七百多所,生擒斩杀敌贼一万二千多人。皇帝为他宣传捷功,告郊庙,晋升张元勋为署都督同知,世荫百户。张元勋又征讨斩杀敌人余党一千三百多人,安抚平定投降的人。倭寇都被平定。

潮州敌贼林道乾的同党诸良宝被安抚后又行反叛,袭杀官军,抢掠六百人带入大海。侵犯阳江,被打败后逃走。他盘据潮州的老巢穴,居住在高山顶上,不出来交战。官军扎营在淤泥之中。副将李诚立挑战,坠下马来跌伤脚,损失二百多人。敌贼出来抢掠而被打败,逃回巢穴固守。张元勋堆积草土和敌贼堡垒平,用火攻击敌贼,斩杀一千一百多敌人。这时是万历二年(1574)三月。捷报奏报朝廷,张元勋被增进世荫一级。敌贼遗孽魏朝等四巢也向官军投降。不久张元勋与胡宗仁共同平定诸良宝的同党林凤。惠州、潮州于是敌贼全无。这一年冬天,倭寇攻陷铜鼓石、双鱼城。张元勋在儒洞大破倭寇,俘歼八百多人。给予真正晋级。五年,张元勋随从总督凌云翼大规模征讨罗旁敌贼,斩杀敌贼一万六千多人。晋升为都督,改世荫锦衣卫官。不久因病辞职,死在家里。

张元勋出身小校,身经大小战斗百十次,威名震岭南。他与广西李锡并称良将。