张益仪表丰硕，读书过目成诵。张益七岁丧父，全赖母亲倪氏抚养成人，倪氏对他教育十分严格。张益刚成童时，所作文辞就盛气凌人。

永乐十三年（1415）进士。由庶吉士授中书舍人。

宣德初年，得到三杨的推荐，参与修撰《明太宗实录》、《明仁宗实录》。书成，赐白金、彩币，进大理寺左评事，仍于翰林院供职。

正统初年，参与修撰《明宣宗实录》。

正统三年（1438），书成，升任修撰，于内府教小太监读书。张益博学强记，诗文操笔立就，为三杨所敬重。九年后，进侍读学士，侍讲读，知制诰。

正统十四年（1449），入文渊阁，参机务。张益受到重用，特赐绣衣、金带，并建第镇淮桥南以示恩宠。八月，张益任职还未满三月，与曹鼐作为阁臣跟随明英宗亲征也先。西宁侯宋瑛、武进伯朱冕全军覆没，定襄伯郭登和大同守将建议明英宗由紫荆关还师，不能自达，于是告诉曹鼐和张益。张益入奏，明英宗于是入紫荆关四十余里，忽然折而向东，打算从居庸关入。十三日，明军至土木堡，营地无水，兵士饥渴。十五日，在土木堡之变中阵亡，年仅五十五岁。