张任学出生于1589年，四川省资阳市安岳县瑞云乡圆门村张公寨人，字弗居,号留儒，1625年考中进士，任太原知县，当时的太原既有府城，又有县城，张任学努力发展生产，改善民生，因为政绩卓著，后来升为御史。

明朝御史权力很大，只要听说了什么事情就可以直接发表意见，不用管是不是真的，不过张任学没有随便提建议，他针对当时明朝财政萎缩的情况，提出建议整顿私税，诉讼，盐课等建议，可惜因为这些改革措施阻力太大，最终都不了了之了。

后来张任学任职两淮巡按，负责安徽江苏地区的司法刑律，当时有几十个人因为被冤枉，被判了死刑，张任学查清楚之后，全部改判无罪，被老百姓称呼为“青天大老爷”。

1635年，张献忠联合一批农民军攻占了凤阳，把老朱家的祖坟给一把火烧掉了，崇祯气得不得了，下旨将巡按吴振樱革职，然后抓起来了，派张任学前往河南担任巡按监军，带领河南各路兵马攻打农民军。

但是当时农民军势力强大，河南的军队将领都怕死，不肯听从张任学的命令，去攻打农民军，那时候的将军都是贪墨军饷，重点培养少量精锐家丁兵马，其余大部分人马就是凑人数的，连武器都没有，根本没有战斗力，连农民都不如。

张任学指挥不了武将家丁，指挥那些凑人数的普通士兵又没有战斗力，两年时间下来徒劳无功，气得不得了，于是向崇祯上书，说我指挥不动这些武将，请求崇祯让自己担任武将，亲自带兵去攻打农民军。

这个消息一传出之后，顿时舆论一片哗然，那些朝廷大官认为明朝两百多年，哪怕是熊廷弼孙承宗袁崇焕洪承畴孙传庭等等带兵文官，甚至自己带头冲锋陷阵的卢象升，他们的官职都是军政一体的巡抚或者总督，从来没有发生过文官改任武将的事情。

毕竟在明朝中后期文官地位很高，武将地位非常低，一个七品知县，可以不把正二品的总兵放在眼里，连当年大名鼎鼎的戚继光，给张居正写信，都自称为“门下走狗”，所以内阁大臣们觉得还是让张任学继续担任文官比较好。

但是崇祯不这么认为，他觉得张任学这种想法值得鼓励，于是1638年2月下旨任命张任学为河南总兵官，本来河南是没有总兵的，张任学是第一任河南总兵，明朝的河南总兵都比较厉害，张任学之后的陈永福，后来一箭把李自成射成了独眼龙。

张任学虽然当上了总兵官，但他一个文官出身，个人武力很低，于是他负责战略战术，由骁勇善战的参将罗岱负责冲锋陷阵，当时在中原地区负责围剿农民军的明朝五省总理大臣熊文灿，主张招抚农民军，张献忠刘国能吃了几次败仗之后投降了，其余的罗汝才，马进忠，李万庆等农民军继续顽抗不肯投降。

1638年7月，张任学跟左良玉配合，打败了罗汝才，李万庆等一批农民军，活抓了农民军首领黑虎狼，满天星，9月份，罗岱打败了马进忠，活捉了马进忠的老婆。

张任学觉得张献忠那种人狼子野心，就算投降了也不会老实的，他给熊文灿提建议，说我假装去北方勤王，以攻打在河北山东地区肆虐的清兵为借口，路过张献忠驻地的时候，偷袭张献忠，把他抓过来，这样他的手下就不敢乱动了，但是熊文灿怕这样做，其他农民军首领知道后会再次造反，于是没有同意。

1639年4月，张任学跟左良玉合作，在良乡地区把李万庆农民军团团围住，李万庆没办法只能向明朝投降，刚招降了李万庆，谷城的张献忠就再次造反了，于是张任学跟左良玉又跑去攻打张献忠。

张献忠造反多年，也学乖了，碰到官兵后，直接诈败，在重庆武隆县罗英山的山道上埋伏重兵，等张左二部追上来的时候，张献忠伏兵四出，打败了张任学跟左良玉，罗岱战死，张任学仅仅当了一年多的总兵官就被免职了，左良玉部队也损失惨重，跑回湖北地区躲起来恢复实力，短时间内不敢追击张献忠了。

1642年，松锦大战结束，明朝战败，总督洪承畴被清兵活抓，明朝损失了十多万精锐部队，李自成张献忠的农民军也再次发展起来了，明朝已经控制不住局面了，这时候有官员建议启用张任学，崇祯同意了，但是圣旨都还没有到达呢，张任学就病逝了，享年53岁。