1881年，张树帜出生于山西崞县（今原平）文殊庄村。

1906年，考入山西测绘学堂。

1906年底，经赵戴文介绍加入中国同盟会。

1908年毕业，进测绘队工作；后由盟友南桂馨推荐，作了《晋阳公报》访员。

1910年，文交惨案发生后，受《晋阳公报》主笔委派到现场采访，将事实真象揭诸报端。又因轰动一时的“匿名揭贴案”被山西巡抚丁宝铨逮捕入狱，获释后赴陕。

1911年，从陕西回并，参加领导辛亥革命太原起义，力推阎锡山为都督。民军撤出太原时，张树帜任朔方兵站司令，随阎锡山北上绥包。

1912年全国南北议和以后，被阎锡山任命为骑兵团团长，驻守大同。

1913年，奉命出征绥远，抵御外蒙古叛军的入侵，受晋北（防蒙）东路军司令陈希义指挥。

1917年8月起到1926年，担任晋北镇守使，驻守大同。

1917年11月15日，由北京政府授予陆军少将。

1920年，重修云冈石窟，倡导创办兰池女子师范（今大同五中，山西省第一所女子学校）。

1929年入陆军大学特别班第一期学习，1931年毕业。

1936年1月25日，由南京国民政府授予陆军中将。后曾任国民政府赈济委员会帐监主任。

1946年因病逝世。

张树帜著有《辛亥山西起义日记》，编入《山西文史资料》第十九辑。该日记起于张树帜只身渡河赴陕，联络陕西的中国同盟会会员和秦晋两地的哥老会，响应武昌起义之后返回山西的1911年10月25日（辛亥年九月初四），迄于阎锡山由绥包返抵忻州的1912年2月18日（壬子年正月初一）。因为是日记的形式，记述堪称详尽，虽有个别内容为事后补记，但丝毫不失为这段历史最详尽最有力的佐证。