张家辉祖籍广东番禺。早年父母离异,随母亲长大,家中有三个姐姐。1984年就读皇家警察少年训练学校,后毕业于警察训练学校成为正式警员。1988年经人介绍加入李修贤的万能影业公司做幕后工作。1989年,在电影《壮志雄心》中出演少年警校学员,开始其演员生涯。
一家三口张家辉与关咏荷两人在亚洲电视相识,1992年拍摄《龙在江湖》时正式成为恋人。二人于1995年至1996年张家辉远遁南非期间曾短暂分手,1996年张家辉因大姐病重,返回香港后复合。2003年12月8日两人在澳大利亚悉尼结婚。女儿张童于2006年1月24日出生。
2009年6月,张家辉参加在香港跑马地马场举行的“半边天基金会筹款之夜”,呼吁社会各界伸出援手。2010年4月,张家辉和莫少聪前往青海玉树了解灾情,并将拍得片段于4月26日举行慈善大汇演播放；5月,张家辉出席“苗圃行动”中国教育助学计划,并获委任助学大使。2015年4月16日,协康会健乐大使张家辉出席慈善美食活动,呼吁全城参与,支援特殊需要儿童。艺人张家辉先生将出任“协康会健乐大使”,将联同多位米芝莲星级名厨及本会的特殊需要学童,为地球蛋糕装饰一番,带出活动主题“环球美食荟萃”,呼吁全港市民鼎力支持,齐心关注有特殊需要的儿童及其家庭。2015年4月23日,张家辉亮相第五届北京国际电影节闭幕式。