张家龙1961年从
北京大学哲学系毕业，留校攻读哲学系数理逻辑专业研究生。1965年8月毕业至今，在中国科学院哲学研究所（现中国社会科学院哲学研究所）工作，任中国社会科学院哲学研究所研究员、逻辑学研究室主任、社会科学研究生院教授、博士生导师，
中国逻辑学会副会长兼秘书长，全国哲学规划小组成员。
张家龙从事西方逻辑史、现代逻辑和逻辑哲学的研究，不少研究成果在国内有关领域居领先地位。其中关于
直言三段论和模态三段论自然演绎系统的研究、关于从
戈特弗里德·莱布尼茨到
库尔特·卡塞雷斯的数理逻辑发展史的全面系统的研究等成果达到国际逻辑研究的先进水平。先后出版《公理学、元数学与哲学》、《数理逻辑发展史——从莱布尼茨到哥德尔》等个人专著。与他人合著《形式逻辑原理》、《西方逻辑史研究》、《逻辑百科辞典》。主要译著有《简明逻辑史》（任第一译者）、《逻辑学的发展》（任第一译者）。
张家龙1987年8月出席了第八届国际
逻辑学、方法论和科学哲学大会。1988年10月至1989年5月受国家教委派遣，作为高级访问学者在
加拿大阿尔伯特大学哲学系进行访问研究。1993年8月出席第19届世界哲学大会。1993年获中国社会科学院第一届优秀科研成果奖。1996年获中国社会科学院第二届优秀科研成果奖。