張玉慧出生於台中市，在六歲時即進入音樂資賦優異班受嚴格的訓練。畢業於國立台灣師範大學之後，在1994年負笈美國。先後在波士頓大學以及在美國理論作曲界極負盛名的Brandeis大學取得碩士和博士學位。曾師事呂玲英、林進祐、曾興魁、Marjorie Merryman、Martin Boykan、David Rakowski和普立茲獎得主Yehudi Wyner。她在1999至2006年間受聘於美國加州大學Davis分校，擔任專任講師及理論作曲助理教授。之後隨即轉任Brandeis大學，目前為專任理論作曲教授及作曲研究所主任。身為一個當代音樂表演的倡導者，她曾任美國西岸Empyrean現代室內樂團以及在波士頓有四十多年歷史的Dinosaur Annex現代室內樂團的藝術總監，合計製作發表了超過七十場的音樂會，同時也常以指揮或鋼琴家的身份參與演出。

身為一位活躍於美國多年的台灣作曲家，張玉慧囊括了數項美國重要的作曲大獎，包括柯普蘭獎，哈佛大學弗朗姆現代音樂基金會的委託創作獎，美國國會圖書館庫茲維斯基音樂基金會的委託創作獎，巴爾羅基金會的委託創作獎，古根漢紀念基金會作曲研究獎金，哈佛大學萊得克利夫研究院的音樂研究學者獎金，以及先後由美國文藝學院頒發的艾夫斯作曲獎和文藝學院獎。此外，也獲得美國作曲家論壇獎助金、Meet The Composers獎助金、入野義朗獎、 文建會作曲甄選獎等。她曾受邀到許多美國著名的大學演講，包括哈佛大學、加州柏克來大學、波士頓大學、茱莉亞音樂學院、衛斯理女子學院等。紐約古根漢美術館的Works & Process藝術季並在2006年以半場音樂會發表她的作品，推崇她為當時新一代的作曲新秀。

張玉慧的創作擅長於運用多彩豐富的聲響和織度，以創新但不矯情的方式，構建引人的音樂情境和空間。她並不刻意融合東西文化或強調其異同，而是以一位世界公民的態度來呈現出對多元文化和音樂風格的包融，及對人類共同議題的思考。她的作品雖多在美國各地演出，也經常在台灣以及日本、韓國、義大利、英國、德國、荷蘭、丹麥、紐西蘭、澳洲、中國大陸等地發表。她接受的委託創作邀約不斷，包括來自諾姆堡 (Naumburg)基金會、Meet The Composers (現為New Music USA)、加州大學蒙大維表演藝術中心、首爾世界當代女音樂家音樂節、Monadnock音樂節、韓國文化藝術委員會、國立中正文化中心、波士頓現代管弦樂團(BMOP)、Klangforum海德堡、舊金山室內管弦樂團、 Left Coast室內樂團、Earplay現代室內樂團、Boston Musica Viva現代室內樂團、Alea III現代室內樂團、Triple Helix鋼琴三重奏、Volti室內合唱團、台北市交合唱團、朱宗慶打擊樂團、魔笛單簧管四重奏、打擊樂家Chris Froh、大提琴家Rhonda Rider等。其它合作過的音樂團體及演奏家包括國家交響樂團、台北市立交響樂團、Sacramento愛樂交響樂團、紐西蘭三重奏、Nieuw Ensemble、芝加哥的Contempo現代室內樂團、ECCE現代室內樂團、Alexander弦樂四重奏、女高音Tony Arnold、鋼琴家 Marilyn Nonken等。她的作品也經常出現在國際及美國重要的音樂節，例如倫敦的美國音樂音樂節、東京的2003亞洲音樂節、漢城的2002亞洲現代音樂節、Pacific Rim音樂節、佛羅里達州州立大學的新音樂音樂節、加州的新美國音樂音樂節等。目前她的作品已收錄在Innova, Ravello, Azica, Centaur,和MSR Calssics出版的CD中。