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張家輝祖籍廣東番禺。早年父母離異，隨母親長大，家中有三個姐姐。1984年就讀皇家警察少年訓練學校，后畢業于警察訓練學校成為正式警員。1988年經人介紹加入李修賢的萬能影業公司做幕后工作。1989年，在電影《壯志雄心》中出演少年警校學員，開始其演員生涯。
1989年，與亞洲電視簽約成為該電視臺演員。加入亞視所拍攝的第一部電視劇為陳木勝監制的警匪題材劇集《赤子雄風》，出演反派。
1995年，簽約無線電視。
1998年，出演王晶的喜劇賭片《賭俠1999》，獲第18屆香港電影金像獎最佳男配角提名。
1999年，在電影《千王之王2000》中飾演“梁寬”。
2004年，出演杜琪峰導演的《大事件》飾演“張志恒”。
2006年，主演電影《黑社會之以和為貴》。
2007年，在電影《出埃及記》飾“關炳文”，獲得第27屆香港電影金像獎最佳男配角提名。
2008年，張家輝與謝霆鋒、張靜初合作主演電影《證人》，憑借該片張家輝榮獲第53屆亞太影展最佳男主角、第28屆香港電影金像獎最佳男主角以及第46屆金馬獎最佳男主角。
2010年，出演林超賢執導的警匪大片《線人》。
2011年，張家輝與謝霆鋒、蔡卓妍、黃奕、何家勁、佟大為合作參演《財神客棧》；同年客串電影《建黨偉業》，飾“梁啟超”。
2012年，由張家輝、任達華、文詠珊、謝安琪主演的犯罪懸疑片《大追捕》，張家輝在片中飾演一位啞巴殺手“王遠陽”，獲得第49屆金馬獎最佳男主角提名、第32屆香港電影金像獎最佳男主角提名。
2013年，出演電影《激戰》飾“程輝”，憑借該片獲得第16屆上海國際電影節最佳男演員獎、第10屆華鼎獎中國最佳電影男演員獎及第56屆亞太影展最佳男主角提名；同年出演電影《掃毒》；同年首次執導電影《盂蘭神功》，6、7月在馬來西亞拍攝取景。
2014年，再次出演林超賢執導電影《魔警》。同年搭檔鄭秀文、Angelababy、歐豪主演愛情輕喜劇《臨時同居》。
2015年，與周潤發出演電影《澳門風云2》上映。4月30日，主演的電影《赤道》全國公映。同年再次執導驚悚題材電影《陀地驅魔人》。
2016年，與古天樂主演電影《使徒行者》，在電影中，張家輝所出演的藍博文是一個有雙重身份的臥底，當兄弟情與臥底正義相沖突時，他陷入了最艱難的抉擇。
2019年，與古天樂合作主演的電影《使徒行者2:諜影行動》上映；9月12日，在上映的犯罪動作片《催眠·裁決》中飾演陪審團成員許立生。
2019年，由張家輝等主演的國產科幻片《末日拯救》正在制作中；8月16日，與楊紫、任賢齊等合作主演的電影《沉默的證人》上映。
催眠·裁決2019-09-12 飾演許立生 導演黎兆鈞、施柏林、劉永泰 主演張翰
沉默的證人 2019-08-16 飾演陳嘉豪 導演雷尼·哈林 主演楊紫、任賢齊
使徒行者2：諜影行動2019-08-07 飾演程滔 導演文偉鴻 主演古天樂
廉政風云2019-02-05 飾演許植堯 導演麥兆輝 主演劉青云
明日戰記2019 飾演天幕 導演吳炫輝 主演古天樂、劉青云、劉嘉玲、張家輝
低壓槽2018-04-28 飾演于秋 導演張家輝
使徒行者2016-06 飾演藍爵 導演文偉鴻 主演古天樂、吳鎮宇、佘詩曼
澳門風云3 2016-02-08 飾演小馬 導演王晶 主演周潤發、劉德華、張學友
陀地驅魔人2015-11-26 飾演黃永發 導演張家輝 主演郭采潔、吳啟華、蔡思貝
赤道2015-04-30 飾演李彥明 導演梁樂民 主演張學友、張震、文詠珊
澳門風云22015-02-19 飾演小馬 導演王晶 主演周潤發、劉嘉玲、余文樂
臨時同居2014-08-21 飾演項少龍 導演卓韻芝 主演鄭秀文、楊穎、歐豪
盂蘭神功2014-07-10 飾演宗華 導演張家輝 主演劉心悠、吳家麗、林威
魔警2014-04-18 飾演韓江 導演林超賢 主演吳彥祖、安志杰、廖啟智
掃毒2013-11-29 飾演張子偉 導演陳木勝 主演古天樂、劉青云、袁泉
激戰2013-08-16 飾演程輝 導演林超賢 主演彭于晏、安志杰、梅婷
同謀2013-04-27 飾演鄭風喜 導演彭順 主演郭富城、江一燕、李晨浩
大追捕2012-03-15 飾演王遠陽 導演周顯揚 主演文詠珊、任達華、竇驍
心戰2012-00 飾演黃美寶 導演陳翊恒 主演任達華、龔慈恩、廖啟智
財神客棧2011-06 飾演老巴 導演王晶 主演謝霆鋒、黃奕、蔡卓妍
建黨偉業2010-10 飾演梁啟超 導演韓三平 主演劉燁、周潤發、劉德華
線人2010-08 飾演李滄東 導演林超賢 主演謝霆鋒、苗圃、桂綸鎂
旺角監獄2009-11 飾演阿輝 導演王晶 主演莫小奇、孟瑤、鮑起靜
紅河2009-00 飾演阿夏 導演章家瑞 主演張靜初、李麗珍、李修賢
證人2008-11 飾演洪荊 導演林超賢 主演謝霆鋒、苗圃、張靜初
保持通話2008-09 飾演余振輝 導演陳木勝 主演古天樂、徐熙媛、劉燁
我老婆是賭圣2008-05 飾演阿輪 導演王晶 主演孟瑤、陳國坤、張達明
寄生人2007-04 飾演張小春 導演何平 主演范冰冰、黃秋生、李芯逸
黑白道2006-08 飾演單海生 導演邱禮濤 主演黃秋生、吳鎮宇、李彩樺
黑社會2:以和為貴2006-04 飾演飛機 導演杜琪峰 主演古天樂、任達華、尤勇
放·逐2006-00 飾演Wo 導演杜琪峰 主演黃秋生、吳鎮宇、任賢齊
提防老千2006-00 飾演志恒 導演王晶 主演王晶、陳煒、張兆輝
黑社會2005-10 飾演飛機 導演杜琪峰 主演古天樂、任達華、梁家輝
大事件2004-00 飾演張志恒 導演杜琪峰 主演陳慧琳、任賢齊、任達華
千王之王20032003-08 飾演羅四兩 導演鄭偉文 主演楊恭如、杜德偉、張堅庭
賭俠20022002-00 飾演李加乘 導演王晶 主演馮德倫、王秀琳
風流家族2002-00 飾演香港生 導演邱禮濤 主演盧巧音、鐘鎮濤、葉童
完美情人2001-11-22 飾演阿輝 導演阮世生 主演李嘉欣、吳啟華
決戰紫禁之巔2001-07 飾演龍龍九 導演劉偉強 主演劉德華、鄭伊健、趙薇
中華賭俠2000-08 飾演Jersy 導演程小東 主演古天樂、鐘麗緹、朱茵
救姜刑警2000-04 飾演輝 導演阮世生 主演吳鎮宇、狄龍、馬德鐘
賭圣3無名小子2000-00 飾演無名 導演張敏 主演舒淇、陳法蓉、王晶
賭俠大戰拉斯維加斯1999 飾演化骨龍 導演王晶 主演劉德華、陳百祥、林熙蕾
黑道風云之收數王1999 飾演阿細 導演黎繼明 主演吳鎮宇、李燦森、黃秋生
賭俠19991999 飾演Dragon 導演王晶 主演劉德華、朱茵、李子雄
千王之王20001999 飾演梁寬 導演王晶 主演周星馳、吳君如、關秀媚
黑馬王子1999 飾演輝 導演王晶 主演劉德華、李嘉欣、關秀媚
化骨龍與千年蟲1999 飾演化骨龍 導演張敏 主演李修賢、呂有慧、羅蘭
強奸終極篇之最后羔羊1998 飾演毛德輝 導演王晶 主演朱茵、關秀媚、黃秋生
阿金1996 飾演發瘟 導演許鞍華 主演楊紫瓊、洪金寶
特警急先鋒1995 飾演飛仔強 導演林德祿 主演李修賢
弒兄奇案1994 導演錢文锜 主演李中寧、黃子華
香港奇案之強奸1993 飾演Dick 導演劉偉強 主演任達華、邱淑貞
花貨1992 飾演忠仔 導演曹建南 主演劉玉翠、吳大維
嘩!英雄1992 導演陳木勝 主演劉德華、黃秋生、張曼玉
雷霆掃穴1991 飾演警員 導演黃柏文 主演李修賢、毛舜筠、梁家仁
風雨同路1990 導演黃柏文 主演周星馳、李修賢、周慧敏
朋黨1990 飾演家輝 導演劉偉強 主演李修賢、吳雪雯
神行太保1989 導演趙良駿 主演林俊賢、劉德華、苗僑偉
壯志雄心1989 導演黎繼明 主演李修賢、陳國邦、成奎安
同事三分親2007 飾演餐廳食客(客串) 導演曾勵珍 主演關詠荷、江欣燕、石修
新醉打金枝2005 飾演郭曖 導演陸劍民、成志超 主演蔡琳、喬振宇
天涯俠醫2004 飾演王甫芬 導演林志華 主演林峰、郭羨妮、黃宗澤
十萬噸情緣2003 飾演田偉晨 導演林志華 主演張可頤、蔣志光、滕麗名
勇探實錄2001 飾演周家榮 導演林志華 主演郭晉安、袁潔瑩
金裝四大才子2000 飾演唐伯虎 導演羅永賢 主演歐陽震華、關詠荷、翁虹
騙中傳奇1999 飾演余忠正 導演徐正康 主演宣萱、錢嘉樂、苑瓊丹
沖上人間1999 飾演方志龍 導演周華宇 主演郭晉安、張可頤、陳法蓉
外父唔怕做1998 飾演陳有充 導演馬偉豪 主演秦沛、楊千嬅
妙手仁心1998 飾演張創業 導演鄧特希 主演吳啟華、林保怡、陳慧珊
天地豪情1998 飾演甘量宏 導演戚其義 主演黃日華、羅嘉良
迷離檔案1997 飾演邵卓男 導演葉成康 主演羅嘉良、張可頤
美味天王1997 飾演阿輝(喬柏高師弟) 導演梁家樹 主演歐陽震華、關詠荷、古天樂
真命天師1997 飾演張震天 導演蕭顯輝 主演黃智賢、劉錦玲
有房出租之安魂曲1995 飾演葉守志 導演李愛瓊 主演王薇
鳳凰傳說1994 飾演郭啟文 導演譚朗昌 主演文頌嫻、鄧浩光、劉玉婷
洪熙官1994 飾演方世玉 導演陳木勝 主演甄子丹、甄志強、容錦昌
九命奇冤梁天來1993 飾演梁天來 主演蔡曉儀、邵傳勇
賭神秘笈'931993 飾演何星龍 導演李愛瓊 主演江華、萬綺雯、劉丹
馬場風云1993 飾演馬冠軍 導演陳太源 主演莫家堯、蔡曉儀、鮑起靜
沖出校園1993 飾演雷立賢(Ray) 主演陳錦鴻、劉錦玲
銀狐1993 飾演姚菊人 導演蕭鍵鏗 主演黃日華、曾華倩
龍在江湖(李小龍傳)1992 飾演唐發 導演戚其義 主演吳大維、關詠荷、陳錦鴻
勝者為王II天下無敵1992 飾演劉家才 導演袁仁康 主演陳庭威、曾華倩
摩登七十二家房客1992 飾演警察 主演關詠荷、江華、陳錦鴻
死頂一族1992 飾演伍添福 主演江漢、鮑起靜、吳浣儀
勝者為王1991 飾演司徒紹明 導演袁仁康 主演陳庭威、呂頌賢、秦沛
赤子雄風1990 導演陳木勝 主演莫家堯、高雄、龍炳基
2013 第16屆上海國際電影節-金爵獎最佳男演員獎 激戰 （獲獎）
2016 第35屆香港電影金像獎最佳男主角獎 陀地驅魔人 （提名）
2016 第35屆香港電影金像獎最佳新晉導演獎 陀地驅魔人 （提名）
2014 第33屆香港電影金像獎最佳男主角獎 激戰 （獲獎）
2013 第32屆香港電影金像獎最佳男主角 大追捕 （提名）
2011 第30屆香港電影金像獎最佳男主角獎 線人 （提名）
2009 第28屆香港電影金像獎最佳男主角獎 證人 （獲獎）
2008 第27屆香港電影金像獎最佳男配角獎 出埃及記 （提名）
2007 第26屆香港電影金像獎最佳男配角獎 黑社會以和為貴 （提名）
1999 第18屆香港電影金像獎最佳男配角獎 賭俠1999 （提名）
2013 第50屆臺灣電影金馬獎最佳男主角獎 激戰 （提名）
2012 第49屆臺灣電影金馬獎最佳男主角 大追捕 （提名）
2009 第46屆臺灣電影金馬獎最佳男主角獎 證人 （獲獎）
2014 第12屆中國長春電影節最佳男主角獎 激戰 （提名）
2010 第10屆中國長春電影節最佳男主角獎 證人 （獲獎）
2014 第32屆大眾電影百花獎最佳男主角獎 掃毒 （提名）
2013 第56屆亞太影展最佳男主角獎 激戰 （提名）
2009 第53屆亞太影展最佳男主角獎 證人 （獲獎）
2009 第3屆亞洲電影大獎最佳男配角獎 證人 （提名）
2016 第16屆華語電影傳媒大獎最佳新導演獎 陀地驅魔人 （提名）
2014 第14屆華語電影傳媒大獎最佳男主角獎 激戰 （獲獎）
2009 第1屆優質華語電影大獎最佳男主角獎 證人 （獲獎）
2007 第12屆香港電影金紫荊獎最佳男配角獎 出埃及記 （提名）
2006 第11屆香港電影金紫荊獎最佳男配角獎 黑社會：以和為貴 （提名）
2001 第6屆香港電影金紫荊獎最佳男配角獎 救姜刑警 （提名）
2014 第20屆香港電影評論學會大獎最佳男演員獎 激戰 （獲獎）
2008 第15屆香港電影評論學會大獎最佳男演員獎 證人 （獲獎）
2006 第13屆香港電影評論學會大獎最佳男演員獎 黑白道 （提名）
2014 第21屆北京大學生電影節最佳男演員獎 激戰 （獲獎）
2014 第2屆倫敦國際華語電影節最佳男主角獎 激戰 （獲獎）
2013 第十屆華鼎獎中國最佳電影男演員獎 激戰 （獲獎）
2011 第1屆粵港澳青年電影盛典最受粵港澳青年歡迎優秀男主角獎 證人 （獲獎）
2009 第13屆韓國富川國際幻想電影節評審團特別表揚獎 證人 （獲獎）
2014 第33屆香港電影金像獎最佳著裝獎 （獲獎）
2013 香港電影工作者總會2012年度電影杰出表現男演員 大追捕 （獲獎）
2006 南方盛典頒獎禮金南方年度最受歡迎粵語喜劇明星 （獲獎）
2001 壹電視大獎十大電視藝人(第十位) （獲獎）
2000 壹電視大獎十大電視藝人(第四位) （獲獎）
1999 壹電視大獎 十大電視藝人(第二位) （獲獎）
1998 萬千星輝賀臺慶屏幕大躍進獎(戲劇組) 天地豪情 （獲獎）
沒有出眾的外表和運氣，張家輝在影視圈打雜、跑龍套、演喜劇小人物已經有20年了，直到2009年，他憑借《證人》才拿到香港電影金像獎。成長于香港偶像明星的大環境下，張家輝不善交際，也不熱衷于表達自己。在過去的20多年里，他露面少，少應酬，但一直做著一個普通演員的本份。（時光網評）
在忙的時候張家輝拍電影、發唱片、演舞臺劇，還要跑去電臺客串廣播劇，沒有家世背景，天資平平，然而他很認真、努力，這是對一個做演員的肯定。（騰訊網評）
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