1964年10月31日出生在陕西省西安市，陕西西安市临潼区韩峪人。祖籍河南省洛阳市孟津县，童年时代生活在西安东郊田王一个工厂的家属院，父母都是医生。父母对他很宽松，给了他一个自由发展的空间，对他有以后的发展影响很大。
1976年中学时代，由于学习成绩优秀，从西安庆华中学转到了西安中学。1981年毕业于陕西省西安中学，考入了清华大学。
1986年毕业于清华大学物理系，同年以全国第39名成绩，考取CUSPEA项目奖学金赴美留学，就读于美国麻省理工学院。1993年底在美国麻省理工学院（MIT）获得了博士学位，并在MIT从事博士后研究。
1994年任MIT亚太地区（中国）联络负责人。1995年底回国任美国ISI公司驻中国首席代表。1996年在MIT媒体实验室主任尼葛洛庞帝教授和MIT斯隆商学院爱德华·罗伯特教授的风险投资支持下创建了爱特信公司，成为中国第一家以风险投资资金建立的互联网公司。
1998年2月25日，爱特信正式推出搜狐产品，并更名为搜狐公司。2000年7月12日，在美国纳斯达克成功挂牌上市。
2002年7月17日，搜狐打破中国互联网的僵局，实现赢利。同年10月17日，作为评委嘉宾出席2002福特环保奖颁奖。2003年，在上市公司中国科技人物财富排行榜上他次于丁磊获得亚军。在胡润制造的2003年中国IT富豪五十强中张朝阳亦名列三甲。同年3月6日，经中华全国工商业联合会第九次会员代表大会选举，当选中华全国工商业联合会第九届执行委员会委员[4]。
2004年4月23日，当选中国光彩事业促进会常务理事。同年8月31日下午，当选为第二届中国互联网协会理事会副理事长。10月12日，张朝阳名列胡润百富榜第66位。2005年，成为欧美同学会商会副会长。
自1998年创立搜狐，张朝阳任搜狐公司的董事局主席兼首席执行官，并就任北京市工商联执委及“阿尔布赖特全球发展趋势调查委员会”顾问董事（由美国前国务卿阿尔布赖特女士创办）。
2015年12月16日，出席第二届世界互联网大会开幕式担任嘉宾。
2015年，为大鹏电影煎饼侠而客串搜狐公司CEO，同时也作为本片的制作人。
2017年11月9日，搜狗正式在美国纽交所上市，据纽交所网站信息显示，张朝阳及王小川敲响纽交所开市钟。
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