张仁愿原名仁贤，年轻时文武全才。武则天在位时，官员们为皇室历史服务。当时，皇室历史上的郭霸上表示，武则天是弥勒佛的转世。凤阁舍人张嘉福和王庆志也上表要求立武承思为皇太子，并邀请张仁愿在表章上签名。张仁愿拒绝了，因此受到了有识之士的重视。
与王孝杰关系不好。夏官尚书王孝杰担任吐刺军总管时，张仁愿派人向皇帝投诉，使王孝杰被裁为民，而张仁愿则被提升为侍御史。
697年，任命张仁愿为肃政台中丞，检校幽州都督。六九八年，武则天命令他兼任并州大都督府长史。武则天命张仁愿702年负责幽州、平州(今河北卢龙)、桂州(今河北怀来东南)、檀州(今北京密云)四州防御，与薛季昌互为角，共拒突厥。706年，唐中宗任命张仁愿为左屯卫大将军、检校洛州长史，因政绩突出而受到称赞：“洛州有前贾后张，可敌京兆三王。707年，张仁愿被任命为朔方军大总管、御史大夫，屯边防御突厥。
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漠南腹地修建三城，建立三受降城体系，挖墓后突厥。
当时，朔方军和突厥以黄河为界，黄河北岸有一个云祠。突厥每次出兵，都要在祠堂里祈祷，然后向南出兵。708年，他默默地啜饮着指挥全军西攻突厥骑施(西突厥部落)，后方兵力空虚。张仁愿上了朝廷，要求借此机会夺取漠南之地，并沿着黄河北岸修建了三座首尾相应的降城，以切断突厥南入的道路。
到达首都后，唐中宗召集大臣讨论对策。王子少师唐休静反对说：“自汉朝以来，朝廷一直守护着黄河。现在，他们在敌人的腹地建造了一座城市，振兴了教师和人民，浪费了金钱。最后，他们担心自己会被敌人占领。”张仁愿坚持要求，最终得到了中宗的同意。
张仁愿上表要求留下守边岁满的士兵，以加快工程进度。当时有200多名咸阳士兵不愿意建城，集体逃跑。结果，他们被张仁愿抓了回来，全部被砍到了城下。从那以后，所有的城市建设者都尽了最大努力，只用了两个月就建成了所有的三座城市。
在这三个城市中，黎云寺是中降城（今天内蒙古包头西部），南部是朔方，西城南部是灵武，东城南部是榆林。这三个城市相距400多英里，北部是沙漠。张仁愿向北拓展了300多英里，在牛头向那座山（今天内蒙古固阳东部）北部设立了1800个烽火台。从那时起，突厥人不敢度山放牧，朔方不再被它掠夺，每年节省数亿军费，减少数万镇士兵。
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后突厥汗国非常强大时，唐代张仁愿在漠南突厥建立三受降城体系。三受降城体系是唐代建立的进攻性军事重镇体系，使突厥汗国的根据地和政治军事经济的中心地区成为唐朝北疆的军事地区，受唐朝控制。后突厥默啜可汗无法返回漠南，不得不返回漠北。唐代张仁愿建立了三受降城制度，严重削弱了后突厥汗国。唐代张仁愿建立三被降城制度取漠南后，突厥汗国的国力大大削弱，最终被唐朝和回族共同攻灭。唐代张仁愿建立三受降城是突厥汗国衰弱灭亡的重要原因。
不久，张仁愿回朝任职，担任同中书门下三品，成为宰相，拜左卫将军，封韩国公。同年秋，张仁愿再次回到边地，唐中宗也亲自给诗送行，后来又加上镇军将军。唐中宗李显评论道：“持节朔方道大总管右屯卫大将军张仁愿，器宇端雅，风神秀杰，谋韬玉帐，寄重金坛。故累司文武，历参边镇。蓟州作牧，既能缓解东顾之忧；榆塞总兵，方释北垂之忧。“1123年(北宋宣和五年)，宋朝按照唐代惯例为古代名将设庙，72位名将包括张仁贤(张仁愿)。唐朝名将，我们记得李靖，侯君集，谁还记得张仁愿，但他的伟大成就并没有输给凌烟阁的任何功臣。
张仁愿举报王孝杰，建立三受降城