Antes de convertirse en astronauta, Zhang fue piloto, y cuenta con un récord de 1.000 horas de vuelo seguro.
Zhang ha pasado los exhaustivos exámenes para astronauta, compuestos por teorías básicas, resistencia e ingeniería espacial.
En abril de 2013, Zhang fue elegido como miembro de la tripulación de la misión aeroespacial tripulada Shenzhou-10.