Чжан Лэй родился 20 декабря 1972 года в округе Урумчи, Синьцзян-Уйгурский автономный район, Китай.
Национальность: хань.
После окончания средней школы покинул свой родной город и устроился на работу в один из баров в Пекине, в который часто заходили актеры, режиссеры и другие люди творческих профессий. Общаясь с ними Чжан Лэй познакомился и заинтересовался кино.
В 1999 году окончил факультет сценического искусства Центральной академии драмы. После окончания учебы был направлен в Китайский молодежный художественный театр, где дебютировал как драматический актер.
В 2003 году Чжан Лэй сыграл Га Юя в фильме "Кекексили: Горный патруль", снятом китайским режиссером Лу Чуаном на основе реальных событий. События в картине представлены с точки зрения Га Ю, амбициозного молодого журналиста из Пекина, чья идея рассказать о горном патруле может оказаться для него последней. Во время съемок Чжан и съемочная группа столкнулись с жизненным испытанием, как и герои фильма. Чжан однажды сказал репортеру:
"Поначалу я не мог вынести боли от AMS (высотная болезнь) и каждый день мечтал вернуться домой. Мне потребовался целый месяц, чтобы ко всему привыкнуть, и теперь я просто хотел хорошо завершить свою работу".
Чжан Лэй известен по ролям в телесериалах, большинство из которых посвящены теме гражданской войны в Китае.