张仁博出生于黑龙江省哈尔滨市南岗区,自幼学习舞蹈。1999年,赴北京报考解放军艺术学院舞蹈系,以专业第一的成绩考入军艺舞蹈系,从此开始受到专业舞蹈表演训练。
2003年,参加了第7届全国青少年“桃李杯”舞蹈比赛,凭借舞蹈《传说》获得一等奖[6]。2004年,从解放军艺术学院毕业后,被分配到在总政歌舞团工作;同年,凭借舞蹈作品《成长》获得第8届全军文艺汇演表演一等奖。
2005年,参加第3届CCTV电视舞蹈大赛,他所表演的舞蹈作品《传说》 以99.18分的成绩获得当代舞组表演二等奖[7][8]。
2006年,凭借舞蹈作品《士兵与枪》获得第6届全国“荷花杯”舞蹈比赛表演一等奖。2007年,凭借舞蹈作品《士兵与枪》获得第7届全国舞蹈比赛表演一等奖、第4届CCTV电视舞蹈大赛表演一等奖。
2009年,张仁博考入了北京电影学院表演系本科2班,并正式开始进行专业影视戏剧表演的深造学习。
2010年,参演冯麟翔、王一、赵奕欢主演的时装剧《新生活大爆炸》,这是他的首部影视剧作品,从而正式进入演艺圈。2012年,参加八星入“海”年度影视新星招募计划,获得全国30强[1]。
2014年4月21日,与霍建华、唐嫣、邬君梅、王阳共同出演的古装言情轻喜剧《金玉良缘》首播,在剧中饰演六扇门捕快马忠[2];同年,与李纯、郭丰周共同出演微电影《骗子的自白》,在片中饰演网络罪犯阿花[9];此外,他还参演了姜武、李乃文主演的抗战剧《虎口拔牙》。
2015年,参加浙江卫视演绎选拔真人秀节目《我看你有戏》[3],最终获得全国总决赛季军;同年,出演邓伦、孙怡、闫肃主演的都市情感剧《爱情上上签》;此外,他还参演了古装穿越探案剧《四手妙弹》,在剧中饰演玩世不恭的丁家少爷丁玉郎。
2017年,出演由冯小刚执导,黄轩、苗苗、钟楚曦主演的剧情电影《芳华》,在片中饰演刻薄、叛逆的文工团老兵朱克[4],与此同时他还担任了该片的舞蹈指导[5];同年,与侯耀华、庹宗华联合主演喜剧电影《蒸爱大师》[10]。