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幼年在私塾學習《四書》、《五經》及古文，1914年以第1名畢業於長沙長郡中學，並以第1名的成績被錄取進入[[湘雅醫學院]]。1921年復以第1名畢業，並獲得金牌及[[ 美國]][[康涅狄格州]]政府授予的醫學博士學位。畢業後留校專攻內科，於1924年1月到[[北京]][[協和醫學院]]（今[[中國協和醫科大學]]）深造1年，隨後正式留任於該校，陸續擔任住院醫師、總住院醫師。1926年9月被選送到美國[[約翰·霍普金斯大學]]進行研究，1927年7月回國續任，1930年在協和醫學院組建消化專業組，1932年晉升為副教授。1933年12月再次赴美國[[史丹福大學]]研究，1934年7月回國後，擔任協和內科消化專業組主管。1937年蘆溝橋事變後，他放棄協和醫學院的研究工作，回[[長沙]]接任[[湘雅醫學院]]院長職務。1938年夏季，戰火逼近長沙，他不顧美國[[雅禮會]]的反對，遷校到[[貴陽]]，再於1944年遷到[[重慶]]。抗戰勝利後，於1946年8月遷校回湖南。隨後應[[美國國務院]]的邀請赴美國考察醫學教育和講學。1948年4月辭去院長職務，並於9回到北京協和醫學院，擔任內科學教授和內科主任<ref name="MED8TH">[http://www.med8th.com/academician/ZhangXiaoqian/default.htm 《內科學家----張孝騫》，MED8TH網站] {{Wayback|url=http://www.med8th.com/academician/ZhangXiaoqian/default.htm |date=20090520053753 }}</ref>。