一九九五年，当时年仅七岁的张虹初次踏上冰面，开始了她与滑冰运动的最早邂逅。到了二零零零年，十二岁的张虹凭借出色的潜质顺利进入哈尔滨市专业队，接受更为系统化的训练。在运动生涯的初期，她主攻的方向是短道速滑项目，并在二零零三年举办的第十届全国冬季运动会上，于个人单项比赛中取得了第六名的成绩。事实上，张虹在短道速滑领域曾展现出不俗的实力，还成功斩获过全国锦标赛的冠军头衔。然而，由于她的身高在短道速滑选手中略显突出，这一身体条件在当时被认为可能影响弯道技术及整体灵活性，致使她多次与国家队的选拔擦肩而过，始终未能如愿入选。
2008年1月，张虹以短道速滑运动员的身份参加了第十一届全国冬季运动会。在该届赛事结束后，她做出了职业生涯中的重要转变，从短道速滑正式转项至速度滑冰。2011年，张虹在国际赛场上开始崭露头角，她在速度滑冰世界单项锦标赛中取得了女子500米第五名和女子1000米第七名的成绩。2012年1月8日，第十二届全国冬季运动会速度滑冰女子短距离全能项目结束了全部四场较量，张虹最终以总分154.145分的优异表现夺得冠军。同月30日，速度滑冰短距离世界锦标赛于加拿大卡尔加里落幕，张虹在女子500米项目中以37秒63的成绩收获一枚铜牌，并凭借149.705的总分同时将个人全能铜牌收入囊中。同年10月15日，在全国速度滑冰联赛首站比赛中，张虹以1分17秒20的成绩赢得女子1000米冠军；随后在10月20日的第二站比赛中，她再次斩获该项目冠军。11月19日，张虹在国际滑联速度滑冰世界杯荷兰站的女子1000米比赛中获得亚军。12月15日，在速度滑冰世界杯哈尔滨站的首次女子1000米比赛中，她以1分17秒14的成绩再获一枚银牌；次日，她在同一站比赛的第二次女子1000米角逐中以1分16秒71的出色表现夺得冠军。12月30日，张虹在亚洲锦标赛上荣获速度滑冰女子1000米项目冠军。 2013年3月9日，张虹在国际滑联速度滑冰世界杯总决赛的女子1000米第一次比赛中摘得银牌。2014年1月，于日本长野举行的速度滑冰短距离世界锦标赛上，她在女子500米两次比赛中分别滑出38秒11和38秒29，在女子1000米两次比赛中则分别取得1分15秒17和1分15秒44的成绩，最终凭借151.705的总分获得该届短距离世锦赛个人全能银牌。同年2月13日，在索契冬奥会速度滑冰女子1000米决赛中，首次亮相冬奥赛场的张虹滑出了1分14秒02的惊人成绩，强势战胜所有对手，勇夺金牌。这枚金牌意义非凡，它实现了中国在冬奥会历史上速度滑冰项目金牌“零的突破”。2015年10月24日，在全国速度滑冰冠军赛暨第十三届全国冬季运动会资格赛中，张虹以1分15秒96的成绩夺得女子1000米冠军。11月16日，在速度滑冰世界杯巡回赛首站比赛中，她以36秒94的成绩赢得女子500米冠军。11月24日，在速度滑冰世界杯盐湖城站，张虹两次问鼎女子500米冠军，并与队友携手合作，以打破世界纪录的辉煌战绩摘得女子团体竞速项目金牌。 2016年1月22日，在第十三届全国冬季运动会速度滑冰比赛中，张虹以1分55秒11的成绩获得女子1500米冠军。1月24日，她在女子500米比赛中以总成绩1分15秒17夺冠。1月25日，在女子1000米项目的争夺中，张虹以1分14秒69的成绩夺金，从而收获了个人在本届冬运会上的第三枚金牌。1月30日，在国际滑联速度滑冰世界杯挪威站女子500米比赛中，张虹以37秒82的成绩夺得冠军。2月12日，在俄罗斯科洛姆纳举行的国际滑联速度滑冰单距离锦标赛上，她获得女子500米第一次比赛的银牌；次日，她又以75秒688的成绩获得女子500米第二次比赛的铜牌。2月27日至28日，速度滑冰短距离全能世锦赛在韩国首尔举行，张虹在女子500米第一次比赛中排名第一，在女子1000米第一次比赛中名列第六；随后在第二日的比赛中，她于女子500米第二次争夺中获得第四名，在女子1000米第二次比赛中获得第七名，最终位列全能第五名。 2017年2月20日，在第八届亚洲冬季运动会速度滑冰女子1000米比赛中，张虹以1分15秒75的成绩夺得铜牌。同年11月12日，在2017-18赛季速度滑冰世界杯荷兰海伦芬站女子1000米比赛中，她获得第15名。2018年2月14日，张虹在平昌冬奥会速度滑冰女子1000米比赛中获得第11名；2月18日，她在女子500米比赛中位列第15名。2023年2月13日下午，张虹冬奥会中国速滑“首金”九周年纪念暨其“退役”仪式于黑龙江省体育局顺利举行。
在2024年韩国江原道冬青奥会中，他担任了协调委员会主席一职，同时也在2025年哈尔滨亚洲冬季运动会组委会担任副秘书长的重要职务。此外，他还是世界反兴奋剂机构基金会理事会的理事，并作为运动员代表在世界反兴奋剂机构运动员委员会中履职。在世界奥林匹克选手协会的执行委员会以及亚奥理事会运动员委员会中，他也分别担任了执委和委员的职位。在中国奥委会内部，他目前担任运动员委员会主席，并且曾是北京2022年冬奥会和冬残奥会组织委员会的执委之一。在地方层面，他兼任了哈尔滨市团委的副书记，同时也是张家口市青少年冬季奥林匹克运动学校的名誉校长。在政治参与方面，他当选为第十四届全国政协委员，并兼任了黑龙江省团省委副书记的职务。
张虹的性格向来以温和著称，她通常保持着较为平和与积极的心态，在竞技场上并不热衷于与人争强斗胜。在冰面上滑行时，她的动作显得十分流畅而从容，尤其在进入冲刺阶段后，其速度更是迅猛如风驰电掣，最终以1分16秒66的出色成绩完成了比赛。张虹所具备的突出优势之一在于她出色的爆发力。虽然女子1000米项目属于中距离竞赛，但出发环节的技术要求依然非常关键，选手必须拥有足够的力量支撑，才能在蹬冰时充分借力，从而在起跑瞬间迅速发力，率先冲出起跑线。除此之外，张虹还拥有异常突出的耐力水平，这一特点与同样优秀的选手王北星形成了较为鲜明的对比。
二零二一年十二月三十一日，张虹受邀出席了湖南卫视举办的跨年晚会。随后在二零二二年二月四日上午十点三十分，一场在严格闭环管理条件下组织的火炬接力活动于北京奥林匹克森林公园南园顺利展开。本次火炬传递中，中国速度滑冰项目首位奥运冠军、同时担任国际奥委会运动员委员会委员的张虹荣幸地成为了火炬手之一。同年二月，她参与录制的冰雪主题探索纪实类综艺节目《跟着冠军去滑雪》正式播出。在相关活动影像中，可以看到国际奥委会主席巴赫（位于画面左侧）与火炬手张虹（位于画面右侧）共同进行火炬传递的瞬间；此外，二零二二年二月四日当天，张虹作为火炬手奔跑传递火炬的身姿也被镜头记录下来。时间来到二零二二年十一月二十五日，张虹将她个人职业生涯中的重要纪念物——即在二零一四年索契冬奥会上助她夺得女子速度滑冰一千米金牌的战靴，捐赠给了奥林匹克博物馆，以此保存并传承这份珍贵的体育记忆。进入二零二三年，在六月十五日于哈尔滨工业大学举办的第三十一届世界大学生夏季运动会火炬传递哈尔滨站活动中，张虹再次肩负起火炬手的职责，手持大运会火炬完成了传递任务。展望未来，已确定在二零二五年二月七日，张虹将肩负重要使命，亲手点燃二零二五年哈尔滨亚洲冬季运动会的主火炬，这座主火炬的设计灵感来源于“雪韵丁香”的意象。除上述文字记述外，还有一系列与她参与这些活动相关的现场照片可供回顾。