張士衡（？—645年），隋唐時瀛州樂壽（今河北河間）人。父張文慶（之慶），北齊國子助教。張士衡九歲喪母，哀慕過禮。他父親的朋友博士劉軌思見到他，每次都掩泣。對他父親說：「昔伯饒號『張曾子』，亦豈能遠過！吾聞君子不親教，當為成就之。」長大了，張軌思教給他《毛詩》、《周禮》，又跟著熊安生及劉焯學習《禮記》，都精究大義。此後遍講《五經》，尤攻《三禮》。在隋朝為餘杭縣令，後以年老歸鄉里。
大業末年戰爭興起，諸儒廢學。唐朝建立，張士衡在鄉里教學。貞觀年間，幽州都督、燕王李靈夔準備玄纁束帛之禮，聘到家中，拜為師。李承乾在東宮，聽說後，聘來京城。張士衡到洛陽宮謁見唐太宗，太宗在殿上賜他進餐，擢授朝散大夫、崇賢館學士。
李承乾問北齊滅亡的原因，張士衡回答：「北齊後主悖虐無度，昵近小人。至如高阿那肱、穆提婆、韓長鸞等，皆奴僕下才，兇險無賴，是信是使，以為心腹。誅害忠良，疏忌骨肉。窮極奢靡，剝喪黎元。所以周師臨郊，人莫為用，以至覆滅，實此之由。」
李承乾又問：「佛教布施求功德，有果報嗎？」
張士衡：「事佛在於清淨無欲，仁恕為心。如其貪婪無厭，驕虐是務，雖復傾財事佛，無救目前之禍。且善惡之報，若影隨形，此是儒書之言，豈徒佛經所說。是為人君父，當須仁慈；為人臣子，宜盡忠孝。仁慈忠孝，則福祚攸永；如或反此，則殃禍斯及。此理昭然，願殿下勿為憂慮。」
李承乾有錯，張士衡規勸他，他不聽。李承乾被廢黜，唐太宗敕給車馬，令歸本鄉。貞觀十九年去世。