当时首辅张居正之子张敬修、张懋修，次辅张四维子张嘉征俱中式。廷试，张居正、张四维因为儿子的缘故请求回避，神宗不允。还有意将张懋修拔置一甲第一名，状元。结果本科鼎甲三人皆是兄弟同登进士：张懋修兄张敬修；萧良有弟萧良誉；王廷撰弟王廷谕，一时众说纷纭。又因为张居正的另一儿子张嗣修为万历五年榜眼，所以金榜发布后，便有无名氏揭帖张于朝门，称：“状元榜眼俱姓张，未必文星照楚邦。若是相公（张居正）坚不去，六郎（张居正另一子张敏修）还作探花郎。”
张懋修虽生在宰相之家，却无纨绔之习。他自幼便“积学好古，清约寒素”。得中状元后授翰林修撰。万历十年（1582），张居正病逝，政局突变。次年春，有人追论、诬陷张居正生前种种情弊。神宗视“恩相”为仇敌，于是，相府被抄没，张家子弟被严刑拷打，非要逼出巨额家财。结果大哥张敬修不堪忍辱，自缢身亡。张懋修怒愤至极，投井未死，-数日仍不死，被削籍为民，谪戍烟瘴之地。当时有：“丁丑无眼（榜眼张嗣修），庚辰无头（状元张懋修）”的说法。在遇难的日子里，张懋修舍弃一切，惟一不肯释怀的只有父亲的尺牍文章手迹。每每捧读总是泣不成声。
天启二年（1622），张居正的冤案终于得到昭雪，张懋修才得以放还，其时已68岁高龄。他唯一做成的一件事，就是将父亲散佚的文章搜集整理，出版了《张居正全集》四十六卷。崇祯七年（1634），张懋修卒于家中，享年79岁。
著有《墨卿谈乘》十四卷。