张震将军担任过多年的参谋长，邓小平后来谈到谈到渡江作战时就曾说过：“我的指挥部在三野司令部，张震是参谋长。”张震确实是一位高参，但是，他的才华被发现，居然是因为一次败仗。
1946年秋，华东军区司令员陈毅亲自指挥二、九纵和7、8师发起泗县战役。在九纵开赴战场途中，大雨倾盆，水深齐腰，平地一片汪洋，部队行军受阻，四小时才走了7里路。九纵参谋长张震将情况报告了陈毅和军区参谋长宋时轮，并通报了二纵和8师。
8师刚从鲁南地区长途跋涉南来，距作战地区更远。经过慎重考虑，张震与宋时轮通了话，提出尽管部队已经开进，但此战可以暂时不打。但是，宋时轮的决心很坚定，说：“如果拖下去，敌人又上来，仗就更不好打。”
张震还是觉得此仗没有把握，认为在连降大雨的情况下，敌人是以逸待劳，我军则在泥泞里奔波，又要攻坚，形势甚为不利。他思考再三，直接向司令员陈毅发电报，建议暂不攻击泗县。可是，电报发出后，部队已接近战场，仍没见回复。
8月7日下午，泗县攻城战斗打响。护城河暴涨，战士们泅水强渡，遭敌人火力封锁，仅一部冲上城墙，后又被反击下来，伤亡严重。
第二天，战斗更加激烈，8师第一梯队伤亡很大，第二梯队加入战斗后，又是一场恶战，但仍无进展。九纵在东面连续攻城，也未奏效。
9日上午，敌人惊险反扑，一举切断了8师入城部队的后路，情况万分危急。二纵和7师被大水阻拦，不能迅速救援。宋时轮只好决定撤围。由二纵77团策应8师部城内部队突围。当晚，在强攻八里桥的激战中，77团副团长张永远中弹牺牲。
结果，这次泗县战役歼敌3000人，但自己伤亡了2000人，打成了一个消耗仗。
不久，陈毅和宋时轮睢宁东南葛口子开会，总结了泗县作战的经验教训，决定8师回鲁南。在会上，陈毅承担了领导责任。张震说：“此仗受水的影响太大。”
陈毅问：“当时为什么不提意见？”
张震便将打电话、电报提建议的情况，如实作了汇报。
原来，陈毅没有看到他发的这份电报。之后，陈毅一查，果真找到了这封由张震签发的电报，也再也说什么了。
谁知以后每次遇到重大战役，陈毅见着张震，就要询问他的意见。如孟良崮战役后，华野分兵出击外线，在坡庄会议上，陈毅就连续两次询问张震的意见。后来，谭震林见着张震，也询问他的意见。1947年张震向谭震林提出“以少数兵力在内线牵制敌人，集中兵力于进犯胶东之敌侧后作战”，谭震林按此办理，然后发起胶河战役，一举扭转山东战局。之后，粟裕见着张震，也询问他的意见。粟裕著名的否决中央军委组建东南野战军南征的建议，也多次充分听取了张震的意见，才上报党中央。
1948年淮海战役发起前，党中央任命邓小平为前委书记。张震以华野副参谋长身份协助他起草了《京沪杭战役实施纲要》以及其他作战命令，所以，后来邓小平有张震是他的参谋长之说。
张震的参谋才华，甚至还引起了毛泽东的注意。
1950年4月下旬，党中央发出了《陆海空军两栖作战训练纲要》，部署了第7、9、10兵团、军区军兵种部队和指挥机关的渡登陆作战训练，修订了攻台作战海运计划，准备解放台湾的工作。5月中旬，张震来到北京，出席全军参谋会议。其间，粟裕从南京打来电话，要他攻台登陆的准备情况说毛泽东和中央军委要求他作个汇报。
5月31日，朱德总司令代表毛泽东约见了张震，详细询问了攻台作战的准备情况，还特地询问了张震个人的看法。10月，由于党中央决定组建志愿军赴朝作战，随后毛泽东决定，东南沿海方向从此转入防御。解放台湾的计划被迫搁置下来了。
1952年，张震调任解放军总参谋部。1980年1月，在邓小平的推荐下，张震出任解放军副总参谋长，分管作战训练等方面工作。1992年10月，在邓小平的再次推荐下，张震担任中央军委副主席。