张平化生于湖南炎陵（原酃县）石洲里村一个农民家庭，7岁起入本村私塾读书。12岁入衡阳湖南省立第三师范学校读书，读书期间参加爱国学生运动。1925年在湖南省立三师27班毕业。

1926年入武汉国民革命军前敌总指挥部政治部工作人员训练班学习，后任国民革命军第三十六军九团三营政治指导员。1927年大革命失败后，回家乡从事农民运动，在湖南省酃县参与组织农民起义。同年12月加入中国共产党，并任中共酃县第二区委书记。

1928年初组织了第一次农民起义，打土豪，分田地，建立革命政权。1928年4月，任共青团酃县县委书记、中共酃县县委宣传部部长。1928年秋任中共酃县县委书记，领导组建农民武装，在毛泽东领导下，创建、发展湘赣革命根据地。

1931年任酃县游击大队党代表，率队开展游击斗争。1932年初夏，在肃反扩大化中被诬为AB团反革命分子，险被错杀，幸被前去执行的王震查明真相，才躲过一劫。1932年夏任湘赣军区第二军分区政委。

1933年底任湘赣军区红军学校第四分校政治部主任。1934年任湘赣军区政治部宣传部部长。参加了湘赣革命根据地反围剿斗争。同年8月随红六军团西征，后任红六军团政治部宣传部部长，参加创建湘鄂川黔革命根据地和反围剿斗争。

1935年11月随红二军团参加长征，任红二军团四师政治部主任、红二方面军政治部宣传部部长、红三十二军政治部主任。长征结束后，1936年11月任军委步兵学校第一团政委。

抗日战争爆发后，任八路军第一二O师政治部宣传部部长。随部挺进晋西北开辟敌后抗日根据地，后任第一二O师三五八旅政治部主任、代政委。

1938年12月随师主力东进冀中，参加巩固和发展冀中抗日根据地的斗争。1940年返回晋西北后任第一二O师独立二旅兼晋西北军区二分区政委。1941年3月入延安中共中央党校学习。1942年5月任晋绥军区政治部主任，参与领导晋绥军民反蚕食、反“扫荡”，巩固和发展晋绥抗日根据地的斗争。

抗日战争胜利后被派往东北，1945年8月起任中共中央晋绥分局委员。1945年12月至1947年5月任中共中央西满分局常委，其间：1946年12月起任西满分局民运部部长、蒙古工作部部长。曾任东北民主联军政治部副主任，西满军区政治部主任。1947年起任中共哈尔滨市委书记。

1949年5月至1952年2月任中共武汉市委书记，1952年2月至11月任中共武汉市委副书记，1952年11月至1954年6月任中共武汉市委第二书记，其间：1950年1月至10月兼任市委纪律检查委员会书记；1949年12月至1954年6月任武汉市政协主席。1950年3月至1953年1月任中南军政委员会委员，1951年10月至1954年11月任中共中央中南局委员。1954年5月至1956年1月任中共湖北省委第三书记。1956年1月至7月任中共湖北省委第二书记。1956年7月至1959年8月任中共湖北省委书记处书记。1959年9月至1967年8月任中共湖南省委第一书记，1959年12月至“文化大革命”初期任湖南省政协主席。1960年10月至1966年冬任中共中央中南局书记处书记。1966年5月至9月为中共中央文化革命小组成员，6月至9月任中共中央宣传部常务副部长。1966年至1971年“文化大革命”中受冲击。1971年4月至1973年6月任中共山西省委书记（当时设有第一书记），1971年5月至1973年6月任山西省革委会副主任。1973年7月至1977年6月任中共湖南省委第二书记，1973年8月至1977年6月任湖南省革委会第一副主任，其间：曾兼任湖南省军区政治委员，1975年8月至1977年5月兼任广州军区政治委员、军区党委常委。

1977年10月至1978年12月任中共中央宣传部部长。1978年3月当选为第五届全国人大常委会委员。1978年12月至1979年2月任中共中央党校副校长、党委副书记。1979年2月至1982年5月任国家农业委员会第一副主任、党组副书记。1982年9月至1987年7月任中国农村发展研究中心顾问。

中共第八届中央候补委员（八大二次会议增选），第十届、十一届中央委员，中共十二大当选为中央顾问委员会委员。

张平化同志是在井冈山革命斗争中锻炼成长的坚强革命家。1926年6月，他参加北伐战争，在武汉初识毛泽东同志，聆听了湖南农民运动考察和中国革命基本问题的报告而受益终身。1927年7月大革命失败后，他回到家乡酃县恢复农民协会，响应秋收起义，投身毛泽东、朱德同志领导的井冈山革命斗争，参加湘赣、湘鄂川黔革命根据地的斗争，红六军团西征和红二、六军团长征。他的家人踊跃投身革命，7位亲人为革命英勇牺牲。在抗日战争和解放战争的炮火硝烟中，他得到军队和地方工作的不断锤炼，成为杰出的政治工作领导干部。他任哈尔滨市委书记期间，稳妥地贯彻执行党的方针政策，有力保证了哈尔滨各项工作的开展。

张平化同志是社会主义建设事业的坚强领导者。新中国成立后，张平化同志长期从事地方领导工作。1959年8月，他任湖南省委第一书记。他团结带领全省各族人民，加强党的建设，推进经济、文化建设，为湖南的繁荣昌盛、民族团结作出了重要贡献；他努力贯彻执行中央对国民经济实行“调整、巩固、充实、提高”的方针，使国家建设和人民生产得到统筹兼顾，全面安排；他大兴调查研究之风；他大力推行以包产、包工、包成本、超产奖励“三包一奖”为内容的农村经济改革；他高度重视农田水利基本建设，十分注重科学种田；他领导1975年湖南全面整顿工作，树正气、压邪气，使全省社会逐渐安定，经济工作有较大幅度回升，出现了全面复苏的局面。

张平化同志的儿子张自为回忆起父亲说： “父亲是一位严父，也是一位慈父。”他说，当他还在少年时期，父亲便教导他生活上向工农子弟看齐，不搞特殊化。

1954年做了张平化的警卫员张官华在回忆起老首长时说，张官华提的最多的，就是“亲民爱民”。张官华说，当年平化书记每次下乡视察，临回来时总是提醒看看有没有当地送的土特产，如果有，马上退回。当时实行粮食供给定量制，每次下乡，张平化同志总是把自己的那份分给司机和身边的工作人员。

1978年12月31日，胡耀邦同志在一次讲话中对张平化有过八个字的评价：久经考验，饱经风霜。当时，胡耀邦同志说：“我说，平化同志总的来说有这么八个字，一叫久经考验。干革命干了半个世纪，是现在我们留下来的井冈山底下的仅存的县委书记了。第二句话叫饱经风霜。他也是受过不少挫折、委屈，也是靠边站多少年，也可以说是几上几下。”

2001年张平化逝世后，《长江日报》刊文称，张平化是我党早期参加革命的老干部、老红军，具有深厚的政治理论修养和丰富的政治工作经验。尤其是他的无产阶级革命家的宽广胸怀和朴实严谨、亲切随和的风度，以身作则的党的优良传统作风，更是教育了一代人。在他领导下工作过的干部，至今都深切怀念他，将他奉为楷模。

2007年，时任湖南省委书记、省人大常委会主任张春贤在纪念张平化同志诞辰100周年座谈会上评价指出，张平化同志是颇具理论素养和宽广革命胸怀的优秀党员干部。在长期的领导工作中，他始终坚持毛泽东同志提倡的理论联系实际、密切联系群众、批评与自我批评的优良传统作风。他胸怀宽广，待人真诚，善于识别人才，敢于大胆使用、合理安排人才，努力做到人尽其才，才尽其用。他勇于批评与自我批评，表现出一位革命者的坦荡襟怀。

张平化故居坐落在石洲乡石坝村一个依山傍水的地方，为清代时期典型的土木结构四合院，洣水河静静地从门前流过，故居大门左侧挂着“张平化同志故居”的牌匾。故居厅堂两厢是卧室和厨房，共有七间房，家具简单。

张平化故居是“炎陵县学生德育实践基地”，并已成为一处红色旅游景点，每年有数万人次到此参观学习，接受革命传统教育。

2011年，张平化故居即“中共酃县县委机关旧址”，成为湖南省省级文物保护单位。