張玉慧出生於台中，在六歲時即進入音樂資賦優異班受嚴格的訓練。先後畢業於國立台灣師範大學(B.F.A.)，波士頓大學(M.M.)，及在美國理論作曲界極負盛名的Brandeis大學(Ph.D.)。曾師事呂玲英、林進祐、曾興魁、Marjorie Merryman、Martin Boykan、David Rakowsky、和普立茲獎得主Yehudi Wyner等教授。她曾在1999年至2006年間任教於美國加州大學Davis分校，目前則是Brandeis大學音樂系及音樂研究所的主任及專任副教授。身為一個當代音樂表演的倡導者，她曾先後擔任美國西岸Empyrean現代室內樂團以及在波士頓有四十多年歷史的Dinosaur Annex現代室內樂團的藝術總監，合計發表了超過七十場的音樂會。
近年來她囊括了數項美國重要的作曲大獎，包括柯普蘭獎，哈佛大學弗朗姆現代音樂基金會的委託創作獎，美國國會圖書館庫茲維斯基音樂基金會的委託創作獎，巴爾羅基金會的委託創作獎，古根漢紀念基金會作曲研究獎金，哈佛大學萊得克利夫研究院的音樂研究學者獎金，以及由美國國家文學藝術院頒發的艾夫斯作曲獎。此外，她也曾獲得美國作曲家論壇獎助金、Meet The Composers獎助金、入野義朗獎、 文建會作曲甄選獎等。她也曾受邀到許多美國著名的大學演講，包括哈佛大學、加州柏克來大學、波士頓大學、衛斯理女子學院等。紐約古根漢美術館的Works & Process藝術季並在2006年以半場音樂會發表她的作品，推崇她為新一代的作曲新秀。
她所接受的委託創作邀約不斷，包括來自波士頓現代管弦樂團、舊金山室內管弦樂團、 Alea III現代室內樂團、 Left Coast室內樂團、Earplay現代室內樂團、Triple Helix鋼琴三重奏、Lydian弦樂四重奏、Volti室內合唱團、台北市交合唱團、朱宗慶打擊樂團、唐律長笛合奏團、魔笛單簧管四重奏、Meet The Composers (現為New Music USA)、加州大學蒙大維表演藝術中心、首爾世界當代女音樂家音樂節、Monadnock音樂節、費城的Chamber Music Now音樂季、韓國文化藝術委員會、國立中正文化中心、 打擊樂家Chris Froh、大提琴家Rhonda Rider等。其作品雖多在美國各地演出，也經常在台灣以及日本、韓國、義大利、英國、荷蘭、丹麥、紐西蘭、澳洲、中國大陸等地發表。演出她作品的音樂團體及演奏家包括國家交響樂團、台北市立交響樂團、Sacramento愛樂交響樂團、紐西蘭三重奏、Nieuw Ensemble、 Contempo現代室內樂團、ECCE現代室內樂團、Alexander弦樂四重奏、新亞洲弦樂四重奏、女高音Tony Arnold、鋼琴家Amy Briggs, Marilyn Nonken等。她的作品也經常出現在許多國際及美國重要的音樂節，例如倫敦的美國音樂音樂節、東京的2003亞洲音樂節、漢城的2002亞洲現代音樂節、Pacific Rim音樂節、佛羅里達州州立大學的新音樂音樂節、加州的新美國音樂音樂節等。