张光斗1912年5月1日出生在江苏常熟一户贫穷人家。一出生，他便成为了一个“爱水”的人。他回忆说，童年时“最快乐的事就是跟着哥哥们在家门前的小河里戏水了”。小学毕业后，家里人把张光斗送到上海南洋大学附属初中部继续学习，后经交通大学预科升入交通大学土木工程学院，学习结构工程，从此和水打起了交道。1934年张光斗毕业，第二年考取了清华大学水利专业留美公费生，准备继续深造水力学、流体力学和水利工程等课程。

　　当时清华大学规定，水利工程的公费留美生要从当年10月起在国内各水利单位实习，了解水利建设情况，第二年7月出国。于是张光斗先回家探亲，把第一次拿到的薪水交给母亲。利用出国前的一段时间，他到国内各水利单位实习，9个月里，遍访中国江河。12月，他随导淮委员会总工程师须恺去淮河工地参观了淮安船闸和淮阴船闸工地，这是张光斗第一次看到水利施工。张光斗对自己说:我要学好本领，为中国的水利建设服务。

　　张光斗先后在美国加州大学伯克利分校和哈佛大学取得水利和工程力学两个硕士学位，之后又获得在哈佛攻读博士学位的全额奖学金。

　　1937年抗日战争爆发，张光斗毅然放弃优厚的生活待遇和继续深造的学习机会，谢绝了导师的再三挽留而回国，其导师得知他这一决定，对他回国深表惋惜，也对这位青年人的爱国之举表示出了敬重和理解。

　　1937年11月，张光斗辗转多日，回到了抗战中的祖国。一回到国内，张光斗就立即投身到祖国的水电建设事业中。1937到1942年间，他进入抗战的大后方四川，负责设计了桃花溪、下清渊硐、仙女硐等水电站。虽然这些电站的装机容量都很小，只有600千瓦至3000千瓦，但是，这是中国人完全靠自己的力量设计、施工建成的第一批水电站。这些水电站为军工生产提供电力，有力地支援了抗日战争，更初步实现了张光斗“实业抗日救国”的愿望。

　　1943年，国民政府资源委员会派张光斗去美国田纳西河流域局和垦务局考察和学习大型水电站的工程技术。他吃住在工地，白天在工地边看边问，向有经验的工程师、工人请教；夜晚在室内学理论、查资料，把白天所见所闻消化吸收。这种理论和实践的结合为他以后创造性地解决实际工程问题打下了良好的基础。

　　1945年4月，资源委员会命他回国参加筹建三峡工程。他相继任全国水力发电工程总处副总工程师、兼设计组主任工程师、总工程师。经过反复的勘测和计算，他认为在当时的条件下修建三峡工程是不可能的，主张先建设一批中型水电站。在他的促进下成立了岷江、黄河上游、资水、翁江等八个水电勘测处、队和两个水电工程处。

　　抗战胜利后，张光斗在工作中积累、保存了大量有关我国水资源蕴藏量和水文勘测的宝贵资料。1947年底，资源委员会全国水力发电工程总处美籍总工程师柯登期满回国，临行前多次邀张光斗去美国工作，但都被他谢绝了。1948年下半年，在台湾的同学和友人也纷纷来电，催促他去台湾工作，又被他婉辞。当时，资源委员会电业处给总处来文，要求把技术档案和资料图纸装箱送资委会转运台湾，张光斗考虑到这些资料对兴建水电站十分有用，他在中共地下党的领导和协助下，巧妙地将有用的技术档案和资料保存了下来。我国第一个五年计划中很多水电站之所以能建成，这些资料功不可没。

　　新中国成立后，张光斗的才干终于得以发挥。他一方面从事教学和担任系、校的领导工作，另一方面受聘兼任国家重大水利水电工程的技术顾问。1949年，张光斗率先在我国开设了水工结构专业课，并编写了国内第一本《水工结构》中文教材，培养了国内首批水工结构专业研究生。张光斗执教五十余载，学生逾5000人，他们中的很多已经成为今天中国水利水电事业的栋梁之材，其中有16位两院院士，5名国家级设计大师，以及为数众多的高级工程师、教授。2002年5月1日，张光斗遍布全国各地的学生们，汇集了一本50多万字的论文集《江河颂》，献给了他们的老师。

　　张光斗从20世纪50年代末起就和我国的水利事业结下了不解之缘，几十年来，他始终关心、指导着我国水库工程的安全运转与效益发挥。早在1951年，张光斗负责黄河人民胜利渠渠首闸的设计任务，首次在黄河下游破堤取水成功，为下游引黄灌溉开创了一条行之有效的道路。

　　在张光斗的“水利生涯”里，成就不计其数，其中建设北京密云水库应该是值得大书特书的一笔。1958年，张光斗负责设计我国华北地区库容最大的密云水库。整个枢纽包括2座主坝、5座副坝、3座开敞式溢洪道等共19座建筑物，总库容44亿立方米。为潮白河下游防洪、灌溉和缓解首都北京供水紧张状况，起了极为重要的作用。他在设计中大胆创新，采用了大面积深覆盖层中的混凝土防渗墙、高土坝薄黏性土斜墙、土坝坝下廊道导流等革新技术，这些技术措施在当时国内均属首创。在周总理亲切关怀下，20余万民工努力工作，水库一年拦洪，两年建成，很好地完成了建库任务，这在世界上也是不多见的。当年周恩来总理赞誉密云水库是“放在首都人民头上的一盆清水”。1976年，唐山地震波及密云水库，白河主坝上游砂砾石保护层发生滑坡。为了抢险加固，张光斗不顾年迈体弱急忙从外地回京。当时火车抵达北京时已是深夜，早已过了末班公交车的时间。张光斗自己背起行李徒步往清华大学走。幸亏途中遇到一位好心的货车司机，顺路将他带到了中关村。张光斗回到清华园的家中已是凌晨3点。稍作休息，天一亮，张光斗就乘公车赶赴密云。

　　2006年，拆除大坝围堰的“天下第一爆”标志着举世瞩目的三峡工程开始正式发挥巨大的防洪效益。94岁的张光斗已经无法到现场，他坐在北京家中的电视机前，像在现场一样，认真地关注着每一个细节。