1912年5月1日（民国元年），生于江苏常熟鹿苑镇一个贫寒家庭，其父张荔洲在农村海关当小职员，母亲是家庭妇女，1918年，张光斗入本镇晋安小学读书，1924年毕业。因他读书勤奋，成绩优良，全家节衣缩食，供他上南洋大学附属小学。

1934年（民国二十三年），毕业于上海交通大学，获学士学位，同年考取清华大学水利专业留美公费生，赴美留学。

1935年，他在美国加州大学学习水利工程，获硕士学位，1936年去哈佛大学，在威斯脱茄特教授（HMWestergaard）指导下攻读博士学位，1937年夏，张光斗在丹佛美国垦务局实习，得到高坝权威萨凡奇（JLSavage）设计总工程师的指导，进行理论联系实际的工程师训练。

1937年底，张光斗到资源委员会龙溪河水力发电工程处工作。先设计狮子滩水电站，因工程太大，国民党政府无力修建，转向小型水电站。他设计了桃花溪和下清渊硐两座水电站，装机4000余千瓦。1939年任瀼渡河水力发电工程处主任，负责修建仙女硐和鲸鱼口两座水电站，装机2000余千瓦。这些是中国自己修建的第一批水电站，虽然规模很小，但是在当时的条件下，已经很不容易了。

1942年，资源委员会派31名青年工程师去美国学习大型工业建设，他被派去学习大型水电站建设。他虚心学习，深入工地，注重理论联系实际，学习如何解决复杂工程问题。

1945年4月，张光斗回中国参加三峡工程工作。同年6月，资源委员会成立中国水力发电工程总处，张光斗先后任副总工程师、总工程师。三峡工作进行近两年，耗资近80万美元，终因国民党军队战败无暇顾及而终止。张光斗当时认为，国家财力不足，不赞成搞三峡工程，主张搞中型水电站，在他建议下，成立了8个水电勘测处、两个中型水电站工程处，收集了大量资料，做了大量艰苦的准备工作，但终因国民党政府无力修建而未成。

1948年，美籍总工程师柯登（JSCotton）邀张光斗全家去美，他谢绝了。年底，国民党政府机关纷纷逃离南京，或去台湾，或去广州。他在台湾的同学迭来电函，催他去台。他不愿再跟国民党政府走了，他说过去他没有参加革命，现在共产党来了，他要留下来从事水电建设。在地下党帮助下，他把真的水电资料保存下来，把假的资料送给资委会转运台湾。张光斗还团结了一批水电工程师投身新中国的水电建设，使中国在经济建设恢复时期能很快着手建造一批中型水电站。

1949年10月起在清华大学任教，历任清华大学水利工程系副主任、主任，清华大学副校长等。

上世纪50年代初，参加创建河川水工建筑物及水电站专业，编写了中国较早的《水工结构》教材。新中国成立后，张光斗到清华大学任教授，兼任黄河水利委员会、长江流域规划办公室、官厅水库工程局的技术顾问，参加设计工作。他积极学习苏联先进教学经验，进行水力学和水工结构的科研工作。同时，他还参加淮河、黄河、长江、永定河水利工程建设。

1950年抗美援朝，他申请参加修复水丰水电站的工作（该站位于中朝界河上，由中朝两国共管，向两国各供一半的电量），未去成。

1952年高等学校院系调整，清华大学增设水利系，张光斗任水工教研室主任、副系主任。他带领全体教师在教学的同时开展科研，在国内最早进行结构模型试验。

1955年，当选中国科学院院士。同年张光斗负责组建中国科学院水工研究室（后并入北京水利水电科学研究院），并兼任该室主任。

1956年，他参加制订12年远景科学技术发展规划，任水利组组长，同年加入中国共产党。

1957年至1961年，出任黄河三门峡水利枢纽工程技术主要负责人。

1958年7月，清华大学与水利电力部合作成立水利水电勘测设计院，张光斗任院长兼总工程师，负责设计密云水库。该水库工程巨大，技术复杂，水库一年拦洪，两年完工，得到了周总理和毛主席的赞扬。

为了解决北京、华北地区水资源开发利用问题，自20世纪60年代以来，他多次主持或参与张坊水库、三家店水库、京密引水工程、引黄济青、引黄济淀工程的设计或评审。他多次向中央提出建议，把水资源开发利用列为国家经济建设战略重点之一，提出开源节流和水资源政策导向等重要意见，得到采纳。

1972年冬，在周恩来总理的关怀下，他恢复工作，并应邀参与葛洲坝工程建设，做出了重大贡献。在清华“反击右倾翻案风”运动中，他又受到冲击。

1973年，参加葛洲坝工程设计。

1976年，唐山地震，密云水库白河大坝保护层滑坡，他被召回水库。虽然他在工地继续受到批斗，但仍然全力工作。

20世纪70年代初，张光斗参加潘家口水库的设计工作，和海河设计院人员及师生一起，重选坝址。后来设计和施工双获国家级优秀工程奖，为解决天津供水问题做出了贡献。

1978年，张光斗再次恢复工作，先任清华大学水利系主任，后任副校长。同年，兼任中国科学院水电部水利水电科学研究院院长，重新建院，并参加了国家科学和技术科学规划工作。他还任中国水利学会副理事长，《水利学报》主编，《中国科学》和《科学通报》副主编等职。

1981年，被聘为墨西哥国家工程科学院国外院士。同年获美国加利福尼亚大学“哈兹（Haas）国际奖”。　1983年，张光斗当选为中国科学院学部主席团成员兼技术科学部副主任，还被任命为国务院学位委员会副主任。同年，国家教委直属高等工程院校教育研究协作组成立，他任组长。他还任国家教委世界银行第一大学发展贷款项目评议委员会主任。他参与调查国内外工程教育情况，发表了多篇发展中国高等工程教育的文章。

1984年，他改任清华大学校务委员会副主任和校学术委员会副主任。从同年起，他开始《水工建筑物》专著的编写。

1994年，经10多年的努力，随着国家工程技术的发展和需要，张光斗与王大珩等6名科学家联名向党中央国务院上书成立中国工程院，终于得到批准，正式成立了中国工程院。张光斗被聘为首批中国工程院院士。

1998年，张光斗等人向中国工程院建议，设立“中国可持续发展水资源战略研究”咨询项目，得到工程院的同意和国务院的支持，成立了由钱正英任组长、张光斗任副组长的项目综合组，组织43位两院院士、300多位专家，历经两年的工作，提出了综合报告和专题报告，为中国可持续发展水资源提出了总体战略，得到国务院的重视。

1999年，国务院三峡工程建设委员会成立三峡枢纽工程质量检查专家组，钱正英任组长，张光斗任副组长，每年两次到工地检查工程质量。年近90的老人在工地还爬脚手架、下基坑，对工程质量一丝不苟的敬业精神深深打动了每位工程建设者，经过全体建设者的努力，确保了三峡工程质量。

2013年6月21日13时42分在北京逝世，享年101岁。

长期从事科研工作，创建水工结构实验室，在中国较早进行结构模型试验，如流溪河拱坝、响洪甸拱坝等结构模型试验，解决结构问题。发展了腹拱坝新坝型，得到了实际工程的应用，取得经济效益。进行拱坝抗震、岩基稳定等研究，在拱坝抗震理论上有所突破。

张光斗奉献中国水利水电建设和教育事业70多年，在水利水电方面做出了卓越贡献。他负责修建中国自行设计的第一批水电站，负责设计密云水库和渔子溪水电站，参加人民胜利渠、荆江分洪、丹江口工程、三门峡工程、葛洲坝工程、二滩水电站、小浪底工程和三峡工程等的设计和咨询工作，帮助解决复杂工程技术问题，发挥了重要作用，被誉为“当代李冰”。

他努力发展中国的水利水电科研事业。在国内首创水工结构模型试验，为国内大中型工程做了大量光弹性力学和地质力学模型的试验。他长期从事拱坝坝肩岩体稳定研究，任中美科技合作项目“地震时拱坝与库水和地基相互作用”的中方负责人。他不仅在实验室内做了大量理论分析及实验工作，还多次现场实测，提出了有创见性的报告。1987年，张光斗与美国加州大学克劳夫（RClough）教授共同主持在北京举办国际拱坝抗震学术研讨会。他开展了大型工程结构的安全性和耐久性研究。

50年代初，参加创建河川水工建筑物及水电站专业，建立水工建筑物和水电站建筑的学科体系。编写了国内较早的《水工结构》教材，出版了《水工建筑物》专著。发表了多篇高等工程教育研究的论文。

90年代初开始，经他数年的辛勤努力，每日伏案疾书数小时，克服年老视力上的困难，手持放大镜重新著书立说，才相继于1992年、1994年、1999年出版了《水工建筑物》上下册和《专门水工建筑物》三部专著，以此作为他对祖国工程教育事业的再次奉献。

1.张光斗，重力坝的渗透压力计算，水利学报（刊创号），1956，59～70。

2.张光斗，水工建筑物，清华大学讲义，清华印刷厂，1964。

3.张光斗，圆筒钢筋混凝土薄壁池的内力计算，水利电力出版社，1978。

4.张光斗，工程教育要面向经济建设，高等工程教育研究，1983（1）：3～6。

5.张光斗、陈兴华、王宙，拱坝枢纽整体抗滑稳定的地质力学模型试验研究，水利学报，1983，6：1～8。

6.张光斗，改革高等工程教育的目的在于提高质量，高等工程教育研究，1984（2）：1～4。

7.RWClough，KTChang et al，Vibration Behavior of Xiang Hong Dian Dam，Proceedings of Eighth World Conference on Earthquake Engineering，San Francisco，1984（5）：71～78.

8.张光斗、周维垣、杨若琼，紧水滩拱坝右坝肩稳定三维弹塑性断裂有限元分析，清华大学科研报告(单行本)，1986。

9.张光斗、张楚汉、李未显、王光纶，泉水拱坝的振动测量分析，中国科学，1986（1）：100～112。

10.张光斗、周维垣、杨若琼，基岩稳定的比例地质力学模型试验及有限元计算，岩石力学与工程学报，1986（1）：1～14。

11.张光斗，关于解决我国水资源危机的几点意见，水利经济，1987（3）：1～2。

12.张光斗，深入改革提高教育质量，高等工程教育研究，1987（4）：11～13。

13.Zhang Guangdou，Zhang Chuhan，Wang Guanglun and Zhao Chongbin，A New Seismic Wave input Procedure for Arch Dam Foundation，Proceedings of Joint China-US Workshop on Earthquake Behavoir of Arch Dams，Beijing，1987（6）：1～20.

14.Zhang Guangdou，Zeng Zhaoyang and Li Weixian，Study of Dynamic Charicteristics and Seismic Response of Arch Dam Abutment，Proceedings of Joint China-US Workshop on Earthquake Behavoir of Arch Dams，Beijing，1987（6）：290～308.

15.张光斗、陈厚群，混凝土坝抗震，中国工程抗震研究四十年，地震出版社，1989。

16.张光斗、王光纶，水工建筑物，上册，水利电力出版社，1992；下册，水利水电出版社，1994。

17.张光斗、王光纶，专门水工建筑物，上海科技出版社，2000。

张光斗历来非常重视教学工作，经常走上讲台。老教授对教学工作的敬业精神和深入浅出的透彻讲解，使听课的学生深受感动和教育。张光斗执教56年，学生逾5000人，16位两院院士，5名国家级设计大师，以及为数众多的高级工程师、教授，许多人已在中国水利水电建设事业中做出了突出的贡献，成为国家水利水电事业的栋梁之才。学生有：原中央委员会总书记，中华人民共和国主席，中国共产党中央军事委员会主席，中华人民共和国中央军事委员会主席胡锦涛，清华大学水利系教授谷兆祺，水利系教授张仁，中国水利水电科学研究院水资源研究所所长王浩。

曾任清华大学水利工程系主任，清华大学副校长等职。曾任国务院学位委员会副主任，中国科学院主席团成员兼技术科学部副主任，中国科学院、水利电力部北京水利水电科学研究院院长等职。

九三学社第六、七届中央委员会委员，第十一届中央委员会顾问。

先生一直胸怀祖国，热爱人民，情系山河，为中国的江河治理和水资源开发利用栉风沐雨、殚精竭虑，建立了卓越功绩。先生钟爱教育事业，在长期的教学生涯中，默默耕耘，传道授业，诲人不倦，为祖国的水利水电事业培养了众多优秀人才，做出了重要贡献。先生的品德风范山高水长，令人景仰。（中央委员会总书记，中华人民共和国主席，中共中央军事委员会主席，中华人民共和国中央军事委员会主席胡锦涛评）2007年4月28日。

先生矢志不渝的爱国精神和江河情怀，先生把全部心血都奉献给了祖国的水利事业。（清华大学水利水电工程系教授王光纶评）

张光斗同志是两院院士中的优秀典范。“教育之光，水利泰斗”是党和人民对张光斗同志一生的概括。张光斗同志所体现的爱国奉献、淡泊名利的优良传统和作风，是民族精神的宝贵财富。（中国工程院院长周济评）

张光斗为祖国的水利水电建设、教育和科研事业辛勤工作，全心全意为人民服务、献身国家建设事业，胸怀祖国、热爱人民，默默耕耘、诲人不倦的品德风范，钟爱教育事业，为祖国培养大批优秀人才。（中国科学院院士，物理学家和材料科学家，原清华大学校长顾秉林评）

张先生真心做事的原则使我在科研和参政议政等方面受益匪浅。因为有了这样的原则就可以坦荡和勇敢地面对问题和挑战。还记得在和他一起研究三门峡工程去留问题期间，张先生还给我讲：对科研和工程中的重大问题，作为一个大学教授，我们只有建议的权利，没有资格去决定任何东西，但是领导需要一句真话。他的这句话成了我自己作为一个知识分子去做事的角色定位， 多年来，自己能有机会如此近距离地得到了许多像张光斗先生这样杰出的老一辈知识分子的指导、影响和感染，学习他们的为人之德、治学之道，这是我最大的幸运。他们热爱祖国、热爱人民和敬业、踏实的品德和作风，更是我们年轻一代永远的精神财富。（全国人大代表、清华大学水利系教授周建军评）

张光斗同志长期从事水利水电工程建设、科研和教育工作，为中国水利水电事业的发展和人才培养做出了卓越贡献。（人民日报评）

先生的一生可以用八个字概括：奋斗一生，奉献一生。（人民网评）