张仁博出生于黑龙江省哈尔滨市南岗区，自幼学习舞蹈。1999年，赴北京报考解放军艺术学院舞蹈系，以专业第一的成绩考入军艺舞蹈系，从此开始受到专业舞蹈表演训练。

2003年，参加了第7届全国青少年“桃李杯”舞蹈比赛，凭借舞蹈《传说》获得一等奖。2004年，从解放军艺术学院毕业后，被分配到在总政歌舞团工作；同年，凭借舞蹈作品《成长》获得第8届全军文艺汇演表演一等奖。

2005年，参加第3届CCTV电视舞蹈大赛，他所表演的舞蹈作品《传说》以99.18分的成绩获得当代舞组表演二等奖。

2006年，凭借舞蹈作品《士兵与枪》获得第6届全国“荷花杯”舞蹈比赛表演一等奖。2007年，凭借舞蹈作品《士兵与枪》获得第7届全国舞蹈比赛表演一等奖、第4届CCTV电视舞蹈大赛表演一等奖。

2009年，张仁博考入了北京电影学院表演系本科2班，并正式开始进行专业影视戏剧表演的深造学习。

2010年，参演冯麟翔、王一、赵奕欢主演的时装剧《新生活大爆炸》，这是他的首部影视剧作品，从而正式进入演艺圈。2012年，参加八星入“海”年度影视新星招募计划，获得全国30强。

2014年4月21日，与霍建华、唐嫣、邬君梅、王阳共同出演的古装言情轻喜剧《金玉良缘》首播，在剧中饰演六扇门捕快马忠；同年，与李纯、郭丰周共同出演微电影《骗子的自白》，在片中饰演网络罪犯阿花；此外，他还参演了姜武、李乃文主演的抗战剧《虎口拔牙》。

2015年，参加浙江卫视演绎选拔真人秀节目《我看你有戏》，最终获得全国总决赛季军；同年，出演邓伦、孙怡、闫肃主演的都市情感剧《爱情上上签》；此外，他还参演了古装穿越探案剧《四手妙弹》，在剧中饰演玩世不恭的丁家少爷丁玉郎。

2017年，出演由冯小刚执导，黄轩、苗苗、钟楚曦主演的剧情电影《芳华》，在片中饰演刻薄、叛逆的文工团老兵朱克，与此同时他还担任了该片的舞蹈指导；同年，与侯耀华、庹宗华联合主演喜剧电影《蒸爱大师》。

张仁博是个会挑戏、会演戏的演员，他具有扎实的演技，他也因此被称作为“京城小戏痴”。在《我看你有戏》节目中，张仁博通过演绎《霸王别姬》、《百花深处》等作品，展现了其非常强的能力。张仁博在电视剧《金玉良缘》中有着出色的演出，而在微电影《骗子的自白》中，他则突破自我，塑造了一个不一样的网络罪犯形象。张仁博在表演古典舞《传说》时，以炉火纯青的演技，将作品的丰富主题与蕴含的情感表达得淋漓尽致，使整个作品达到意理同辉的境界。此外，在一组“光影舞者”写真中，张仁博在黑白色调和简单光影之下展现了扎实的舞蹈功底，无论是旋转瞬间还是起跳定格都尽显舞蹈的静谧优雅和魅力，除了一些基础动作，他还展示了教科书般高难度的“芳华腿”，软功令人惊叹。张仁博有着英俊的面容和不俗的实力，在电影《芳华》中也有着非常出色的表现。