张纯，字伯仁，京兆杜陵人。高祖父张安世，宣帝时做大司马卫将军，封富平侯。父亲张放，做过成帝的侍中。张纯少时承袭了爵位和封地，哀帝、平帝时做侍中，王莽时做到列卿。正遇王莽篡位，许多人失去了爵位和封地，而张纯因为敦厚谨慎，遵守法制，得以保全前代的封号。
建武初年，先到朝廷，因此得以恢复其爵位和封地。五年，拜为太中大夫。朝廷派他统率颍川精锐骑兵，安定荆州、徐州、杨部，督促转运，监督诸将营。有官吏上奏说，列侯不是刘姓宗室不应恢复其爵位和封地。光武帝说：“张纯提任宿卫十多年，不能废止，改封为武始侯，俸禄取富平县的一半。”张纯在朝时间久，对旧事很熟悉。建武初年，旧章程多残缺，每有疑议，就去访问张纯。自郊庙祭祀、婚、冠、丧礼等仪式环节，多由张纯纠正制定。皇帝十分器重他，任命张纯兼任虎贲中郎将，多次被接见，有时一天接见几次。
建武二十年，张纯代替朱浮做太仆。二十三年代替杜林做大司空。他在位时，羡慕曹参继承萧何的事迹，对旧法无所变更。选拔椽史，都是知名的大儒。第二年，把阳渠打通，引洛水为漕运，百姓得到好处。二十六年皇帝下诏给张纯道：“禘（五年一祭）祫（三年一祭）的祭礼，好久没有举行了。古人说：‘三年不为礼，礼必坏；三年不为乐，乐必崩。’应根据经典，详细作出制度。”张纯奏道：“禘就是谛的意思，谛定昭穆尊卑的意思。禘祭在夏四月，夏天阳气在上，阴气在下，可以用来表达正尊卑的意思。祫祭在冬十月，冬天五谷成熟，物备礼成，有利于合聚饮食。这个典礼废掉已经八年，可以照礼办事，按时定下来。”皇帝听从了，从此禘、祫的祭祀就规定下来了。
当时南单于和乌桓来投降，边境无事。百姓刚刚去掉兵器和甲胄，家家衣食充裕，人人生活富足。张纯认为圣明君王建立学校，是用来提倡礼义，在富民的基础上进行教育。于是按照七经谶、明堂图、河间《古辟雍记》、孝武太山明堂制度，以及平帝时的一些讨论，想具体启奏。没有呈上去，恰逢博士桓荣上书建议立辟雍、明堂，奏章下达到三公、太常，而张纯的意见正与桓荣相同，皇帝于是就同意了。
三十年张纯上奏应该举行封禅，中元元年，皇帝便东巡泰山，用张纯比照御史大夫随行，呈上汉武帝元封元年登封泰山的礼仪和刻石文。三月，张纯去世，谥号节侯。
