张渊微少年时，聪明好学，日诵千言，通晓《五经》，尤长于《春秋》，为文赋诗，援笔立成。丁未科殿试，他以太学上舍生对策方言，深得理宗赏识，亲定进士第一。张渊微中状元后，以签书昭庆军节度判官厅公事召赴行在，任秘书省正字。淳祐十年（1251），迁为校书郎。不久，以正字兼庄文府教授，任校书郎。淳祐十二年，为著作佐郎。宝祐元年（1253），兼司府郎官及史馆校勘；八月，兼景献府教授；十月，兼资善堂直讲。宝祐五年，授将作少监，兼职依日，后官至侍郎致仕。去世后，朝野惜之。
张渊微为人性直尚义，从不虚美掩饰。殿试后，因天旱无雨，他率此科全体进士请求免去琼林宴以节省开支，获准，被百姓所称颂。
著有《平斋集》。