是的亲姐姐和宣平侯张敖的女儿，也是汉惠帝刘盈的和外甥女。汉惠帝四年(前192年)十月壬寅日，张嫣的外祖母为了"亲上加亲"，将年仅十一岁的张嫣立为汉惠帝的。吕后希望张嫣能生子，但由于张嫣年纪实在太小，想尽仍然一直无法怀孕。吕后于是设计教她假装怀孕，然后再强取汉惠帝与宫女所生之子，谎称是张嫣所生，然后将刘恭的生母杀死，并立刘恭为皇太子。
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汉惠帝七年(前188年)八月十二日，汉惠帝在去世，时年二十三岁。同年九月初五日，将汉惠帝安葬在安陵。安葬汉惠帝后，吕后立张嫣收养的儿子刘恭为帝，史称前少帝。因为刘恭年幼，便由吕后临朝称制，并仍称皇;张嫣则不称太后，世称。
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吕后八年(前180年)七月三十日，吕后去世。不久，大臣们共同铲除诸吕(吕后的家族)，废黜，拥立汉惠帝四弟代王为帝，是为。而张嫣虽然幸免一死，却受到牵连，废黜其位，安置在北宫居住，仍称孝惠皇后。
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张嫣所居住的北宫，是未央宫后面的一处极为幽静的院落。朝野都知道张嫣与诸吕乱政无关，所以没有在夷灭诸吕时杀死她。张嫣生活在北宫中，无声无息，日出日落整整十七年。汉文帝后元年(前163年)三月，张嫣病逝，终年四十岁，与汉惠帝合葬于安陵，不另起坟，谥号孝惠皇后。
张嫣死后入殓时，宫女们替她净身时惊讶地发现，她至死仍然冰清玉洁，还是处女。这个消息不胫而走，天下的臣民无不怀念和怜惜她。于是纷纷为她立庙，定时享祭，并尊她为花神，她的庙也被称为花神庙。
