1903年（清光绪二十九年）6月23日，出生于河南荥阳。张伯声的祖父半农半商。父辈兄弟五人，除三叔随祖父经商外，其余都以教师为业，兼事农耕。父亲张铭宸，为河南省议员，南阳中学监督；母亲杨氏，终生为农。张伯声为长子，有两个弟弟。他幼年就学于农村，经常参与农事，深知农民疾苦，受当时新思潮影响，决心学好西方科学技术，为民众服务。

1913年，进荥阳县城高小学习，喜爱自然地理。

1917年，考取开封留学欧美预备学校，同年进北京清华学校学习。

1919年，他被学校破格选送清华学校深造。

1926年，被保送赴美留学。先在威斯康辛大学化学系学习，后又转入芝加哥大学。

1928年3月，他报考芝加哥大学地质系研究部，开始跟随著名的岩石学家约翰逊教授、构造地质学家坎伯仑教授攻读地质系专业。次年，张伯声转入斯坦佛大学地质系研究部，受到地质学家维里斯教授、布莱克卫尔德教授的精心指导。

1929年，张伯声转入斯坦佛大学地质系研究

1950年，发现巩县小关铝土矿，正确评价并扩展平顶山大型优质烟煤矿确定陕西四川界上“汉南花岗岩”的时代为前震旦纪首次发现中国河南太古界与元古界间不整合面，并命名为嵩阳运动提出了“黄土线”概念及对黄河河道发育历史的新看法发现并论述了大量的“一边翘起、一边俯倾”的块断运动20世纪60年代初期创立了“镶嵌构造学说”，提出整个地壳是由一级套一级地壳块体同构造活动带镶嵌起来的构造原理。70年代中期，将镶嵌构造学说发展为地壳波浪状镶嵌构造学说。

在执教期间，他还致力于地质科研及实践，足迹遍及祖国大江南北，为国家地质学理论和矿产事业做出特殊的贡献。他的地质科研及实践主要集中在5个方面：一是地质矿产工作；二是前寒武纪地质研究；三是对第四纪地质与新构造运动的研究；四是有关地震地质的研究；五是创立了波浪镶嵌构造学说。在全国第二届构造地质学术会议上，张伯声“地壳波浪镶嵌构造学说”被公认为中国地质学界五大构造学派之一

曾任九三学社西安分社主任委员，九三学社陕西省委员会副主任委员，九三学社第四、五、六、七届中央委员会委员；第一届、第二届、第三届全国人大代表，第五届全国政协委员；中国地质学会副理事长，全国构造地质专业委员会副主任，中国地层委员会委员、中国第四纪研究委员会委员、中国地质学会前寒武纪专业委员会委员，中国地质学会陕西分会副理事长、陕西省科学技术协会副主席。

1951年起，历任西北大学地质系主任兼岩矿教研室主任、中国区域地质研究室主任、西北大学教务处长、副校长等职。

1978年，他当选为第五届全国政协委员。次年，当选为中国地质学会副理事长。

1980年，以后任西安地质学院院长、名誉院长及地质构造研究所名誉所长。

1980年，并调任西安地质学院院长、博士研究生指导教师。

1984年，他改任西安地质学院名誉院长，把全副精力投入培养地质学博士研究生工作。

全国构造地质专业委员会副主任。

中国地质学会副理事长。

中国地层委员

誉满镶嵌，学贯太古；德高中州，望重西陲。他一生在地球科学领域做出了巨大贡献，主要表现在矿产资源、前寒武纪地质、第四纪、地震研究及创立全球构造学说等五个方面。在地质哲学研究方面，他立足四维空间，进行全方位思维，提出了动态地质学的观点，令世人瞩目。张伯声先生他一生执着追求真理，为中国的地质科学事业和教育事业做出了巨大的贡献，科研成就辉煌，桃李满天下，堪称一代尊师。（长安大学副校长赵祥模评）

设立张伯声基金和召开张伯声奖颁奖大会，是为了更好地学习张伯声先生献身地质教育和科技事业的奋斗精神，在地学研究中的创新精神，追求真理的求实精神，在奋斗中与同事、合作伙伴的协作精神。（陕西省政协副主席李冬玉评）

作为张伯声先生的弟子，满怀深情地回顾了当年在张伯声先生的指导下从事地质调查研究工作的情景，对张伯声先生不畏艰险、献身于地学研究事业的精神进行了深切缅怀。（中国科学院院士、西北大学教授张国伟评）

张伯声院士是中国

2010年6月21日张伯声奖设立，张伯声奖暨地学专业大学生奖是由张伯声基金管理委员会根据张伯声先生生前遗愿设立，旨在奖励具有优良潜质和较强创新能力、取得突出成绩的地学专业本科学生，并鼓励其继承和发扬老一辈地质学家们投身科研及实践的精神，已举办了七届。