小學就讀于崇文區板廠小學，參加少年宮活動，獲得北京市少年獨唱第一名，四年級隨少年宮赴俄羅斯參加兒童聲樂比賽獲二等獎，五年級考入中央電視臺銀河少年藝術團，隨團赴澳門、馬來西亞進行訪問演出。

初中就讀于北京市文匯中學，考入北京金帆藝術團，開始學吉他，初三時，組樂隊在一些演出中露面。

1998年2月，在酒吧演出時結識經紀人紅楓，樂隊正式更名為“花兒”。6月初中畢業，考入高中學習廣告設計，同年被“智慧少年”雜志評為全國六大智慧少年之一。

1998年7月18日，應“滾石中國火”之邀錄制《放學啦》DEMO。9月，應搖滾合集《摩登天空2》之邀，并為之錄制一首單曲《四季歌》。

1999年1月18日，花兒樂隊在“新蜂”旗下發表首張專輯《幸福的旁邊》。2月，魔巖唱片與新蜂音樂簽署在海外發表花兒樂隊首張專輯合約。6月，為“新蜂”旗下合集《花鳥魚蟲》錄制兩首歌曲；6月19日，參加“中國第二屆新音樂演唱會”，首次在三萬觀眾面前進行露天現場演出，這也是首次與崔健同臺演出。

2001年1月，參加《同一首歌》的錄制活動，并翻唱了《讓我們蕩起雙槳》。12月18日，發表第二張專輯《草莓聲明》。

2002年，獲第二界“華語流行音樂”傳媒大獎。

2004年，獲得第四界全球“華語歌曲排行榜”“年度最受歡迎樂團”和中國音樂先鋒榜最受歡迎樂隊，并簽約《EMI（百代）》，6月發行專輯《我是你的羅密歐》。

2006年，推出專輯《花天質饋貳

2007年9月28日，發行專輯《花齡盛會》。

2008年為迪士尼《歌舞青春2》內地代言演唱主題曲《搖擺擺》。2月1日，發行《花齡盛會》再版（美麗校園版和奇幻冒險版）。4月24日，大張偉首部爆笑漫畫圖文書《白水煮一切》上市。

2009年7月13日，大張偉單飛后發行第一首個人單曲《愛火燒》。8月11日，發行首張個人專輯《霹靂狂花》。11月14日，在工人體育館舉行花兒樂隊《花樣十年》演唱會。

2010年1月，成為“大學生音樂聯盟”啟動儀式嘉賓。2月，作為CCTV《大風車》新年特別節目特別來賓。3月，與郭陽、王文博三人合著十年傳記《花樣十年》。

2011年4月，在《中國夢想秀》中為架子鼓女孩胡伊南圓夢。6月16日，出任酷狗音樂創意總監，上任后在中國國家會議中心第一次出席公司“酷狗7”的發布會。7月7日，參與拍攝《藝樂時尚影視雜志》時尚大片。7月19日發行專輯《大張旗鼓》。10月，參加深圳衛視年代秀節目和關凌搭檔“年代秀”。10月18日出席中國池州首屆綠色運動大會并演唱。

2012年1月10日，發行專輯《大搖大擺迎春來》。1月11日參加深圳衛視2012春節晚會。5月，在《中國夢想秀》中為盲人按摩師吳光圓夢，與吳光同臺演出。

2013年3月23日，參加《百變大咖秀》并在《快樂大本營》中被選為百變五俠隊長。5月4日，作為深圳衛視《男左女右》嘉賓。7月，在托克拉克酒吧舉行演唱會。7月18日，主持《土豆周末秀》首播。

2014年春晚，大張偉以一首歌曲《倍兒爽》亮相舞臺。

2014年12月4日，受邀參加騰訊原創歌曲真人秀《Hi歌》，動情演唱抒情歌《愛癮》，并最終獲得第三名。12月21日，參與青春勵志真人秀《來吧！灰姑娘》，作為特搜員尋找灰姑娘。后作為江蘇衛視跨年晚會開場嘉賓，演唱《倍兒爽》、《胡擼胡擼瓢兒》。

2015年1月1日，參加CCTV15《光榮綻放――十大中文金曲演唱會》，憑借《倍兒爽》獲得十大中文金曲獎。10月16日，大張偉參與的真人秀節目《跟著貝爾去冒險》在東方衛視播出。