2000年，张文秀入选中国人民解放军八一田径队。
2001年，张文秀入选国家队，教练是叶奎刚。全国田径大奖赛上，张文秀以66米30的成绩创造亚洲纪录。
2002年，张文秀获得亚洲青年锦标赛冠军。
2003年，张文秀以69米89的成绩夺得世界军人运动会女子链球金牌。
2004年，在全国田径大奖赛中，张文秀以72米37的成绩夺得第一名；在国际田联超级大奖赛帕多瓦站中，以72米35的成绩获得第三名。2004年雅典奥运会，张文秀以72米03的成绩获得第七名。
2005年，张文秀以73米24的成绩夺得全国田径锦标赛冠军，全国田径大奖系列赛中山站夺得冠军，澳门东亚运动会上以72米23的成绩夺得金牌。
2006年，张文秀在全国田径锦标赛以72米98的成绩夺得金牌。
2007年8月30日，2007年田径世锦赛，张文秀以74米39的成绩夺得铜牌，这是中国队在该届世锦赛上的第一枚奖牌，也是中国女子链球在世锦赛上的历史性突破。
2008年北京奥运会，张文秀预赛时，第一投即投出了73米36的成绩，并最终凭借这唯一一次投掷位居小组第一，成功晋级决赛。在决赛中第一投就成功超于74米，凭借在第二投的74.32米的成绩让张文秀最终夺下铜牌，改写了中国女子链球在奥运会上无奖牌的历史。（2016年12月张文秀递补获得银牌）
2009年10月21日，中华人民共和国第十一届运动会女子链球决赛中，张文秀以74米25的成绩夺取冠军。
2010年11月22日，2010年广州亚运会女子链球决赛中，张文秀以72.84米的成绩获得冠军。
2011年6月11日，在德国弗兰基斯奇·克鲁姆巴奇举行的一场田径赛中，张文秀掷出了75米56的佳绩，获得了第二名。打破了张文秀本人保持的亚洲纪录和全国纪录。9月4日，在第13届国际田联世界锦标赛在女子链球决赛中，张文秀以75米03的成绩获得铜牌，也是个人第二个世锦赛季军。（2017年递补银牌）
2012年5月25日，在国际田联世界挑战赛捷克俄斯特拉发站比赛中，张文秀以76米99的成绩获得亚军，同时打破了75米72的亚洲纪录。08月10日，2012年伦敦奥运会女子链球决赛中，中国选手张文秀投出76米34排名第四。（2017年递补铜牌）
2013年8月16日，在2013年第14届世界田径锦标赛女子链球决赛中，中国老将张文秀以75米58的成绩获得季军。（2017年递补银牌）
2013年9月7日，中华人民共和国第十二届运动会女子链球决赛中，张文秀以73.68米的成绩获得冠军，实现了全运会该个项目的卫冕。
2014年9月28日，2014年仁川亚运会女子链球决赛中，张文秀以77米33的个人最好成绩获得冠军，实现个人亚运三连冠，并且打破了她自己在06年亚运会上创造的亚运会纪录。
2015年8月27日，北京田径世锦赛女子链球决赛中，张文秀以76米33的成绩获得亚军，这也是她在世界大赛上获得的最好名次。
2016年8月15日，2016年里约奥运会田径女子链球决赛中，张文秀扔出76米75的成绩，获得银牌。
2017年7月，俄罗斯名将塔特亚娜-丽申科也陷入兴奋剂丑闻。张文秀也将替补获得2011年的大邱世锦赛银牌、2013年的莫斯科世锦赛银牌、2012年伦敦奥运会铜牌。8月8日，2017年伦敦田径世锦赛女子链球决赛，张文秀以74米53获得第四名。9月6日，在中华人民共和国第十三届运动会田径比赛中，解放军选手张文秀以75米48获得女子链球冠军，实现了全运会三连冠。
退役
2017年9月6日，张文秀正式宣布退役。
