张燕原名褚燕。中平元年（184年），黄巾起义爆发，褚燕聚集了一帮少年为强盗，在山水间转战出击，待回到真定时，部众已经达到一万多人。中平二年（185年），当时博陵（今河北蠡县）人张牛角也聚集起一伙人，自称将军，与褚燕合兵一处。褚燕推举张牛角为首领，进兵攻打瘿陶（今河北宁晋县），张牛角被流箭射中，身受重伤，临死之前，命令他的部下尊奉褚燕为首领。张牛角死后，众人一起拥戴褚燕为首领，于是褚燕改姓张，唤作张燕。
号称飞燕
张燕因身轻如燕，又骁勇善战，所以军中都称他为“飞燕”。后来张燕的部队不断壮大，与常山、赵郡、中山、上党、河内等地叛匪互相联络，叛匪中的小头领孙轻、王当等人，都带着部众归附到张燕麾下，张燕部众发展到近百万人，号称“黑山军”。黄河以北的各郡、县都受到侵扰，朝廷却无力派兵围剿。于是，张燕派使者到京城洛阳，上书朝廷请求归降。汉灵帝于是任命张燕为平难中郎将 ，使他管理黄河以北山区的行政及治安事务，每年可以向朝廷推荐孝廉，并派遣计吏到洛阳去汇报。
初平元年（190年），董卓迁都于长安，天下纷纷起兵讨伐，张燕于是带着他的部队与各路诸侯结盟。
初平二年（191年），袁绍与公孙瓒争夺冀州，张燕派部将杜长等人带兵帮助公孙瓒，最终被袁绍击败，张燕的手下部众稍稍散去了一些。
初平四年（193年），袁绍剿灭境内黑山军，后联合吕布与张燕的主力在常山展开激战。当时张燕拥有精兵数万人，战马数千匹。 双方一连战斗了十余天，张燕军死伤虽多，袁绍军也感到疲惫，于是双方各自撤退。
建安四年（199年）三月，当时袁绍攻打公孙瓒，张燕与公孙续率兵十万，分三路援救公孙瓒，张燕的援军还未到，公孙瓒秘密派使者送信给公孙续，让他率五千铁骑到北方低洼地区埋伏，点火作为信号，公孙瓒打算自己出城夹击袁绍围城部队。结果公孙瓒兵败，公孙续被杀。
投降曹操
建安九年（204年），曹操平定河北的袁氏集团。四月，曹操留曹洪继续攻打邺城，自己亲自统军进攻尹楷，击败尹楷后回师。张燕派使者来拜见曹操，请求派军协助曹操进攻袁氏兄弟，曹操委任他为平北将军。
建安十年（205年）四月，张燕率领其部众十余万人投降曹操。曹操封张燕为安国亭侯，食邑五百户，命他率军到邺城驻守。[15]
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