张帅从6岁开始便开始打球[2]，2009年中国网球公开赛持外卡参赛以7-5/7-65战胜当时排名世界第一的俄罗斯选手迪娜拉·萨芬娜晋级，赢得个人职业生涯中的一场重要胜利[3]。第十一届全运会的网球比赛，张帅代表天津队在比赛中以7—65/6—3直落两盘击败代表四川队出战的郑洁，进入四强，也爆出了该届运动会开赛以来的一大冷门。
2016年8月，张帅代表中国出战巴西里约热内卢举行的奥林匹克运动会网球比赛女子单打和女子双打赛事。在女子单打第一轮中，张帅以6-7(4)，6-4，7-6(7)的比分拿下迪美雅·芭辛丝姬晋级。一天双赛的她和彭帅搭档的女子双打，以7-6(6)，5-7，7-5的比分险胜印度组合萨尼娅·米尔扎/托穆巴雷，进入16强[4][5]。
2023年7月19日，在布达佩斯WTA250首轮，张帅對戰匈牙利外卡選手亞瑪莉沙·基亞拉·托特，比賽到5:5平手時，張帥認為自己遭到裁判误判，在与判方争论过程中遇到托特的挑衅和观众叫嚣，最终於5:6落后时选择退赛[6]。自此战之后，张帅经历了长期休赛，直到2024年春季迪拜赛复出参赛，但由于身体状态下滑，状态不佳，张帅从迪拜赛到秋季亚洲赛季首尔赛连败，算上2023年的比赛她共创造了WTA赛场24场连败，这一连败场数位居公开赛年代WTA第二（最长连败为29场）。直到2024年中国网球公开赛第一轮战胜美国选手凯斯勒，张帅终结连败，并击败了包括世界前十纳瓦罗等众多好手，再次闯入中网女单八强。
在2025年澳网亚太区外卡赛，张帅夺冠，获得2025年澳网女单正赛外卡，于澳网正赛首轮中再次击败凯斯勒，闯入第二轮。