光绪三十二年（1906年）初，英国要求在北京重开谈判，清廷复委唐绍仪为全权代表，张荫棠回京参与其事。四月初签订《中英续订藏印条约》，此约虽然承认《印藏条约》，损害中国主权，但英国也承诺不兼并藏境和不干涉西藏政治，取消《印藏条约》中一些英国独占的特权，为我方争回部分权益。张荫棠对此有功，被清廷以五品京堂候补派往西藏查办事件，赏给副都统衔。是年10月，张荫棠率领随员何藻翔等抵拉萨，受到西藏地方政府及僧民万余焚香夹道欢迎。

光绪三十三年（1907年）一月二日，张荫棠奏参前任驻藏办事大臣卓特·有泰及汉、藏官员十余人贪污媚外、鱼肉藏民、颟顸误国等罪，旋即奉旨将他们革职查办。藏民称快，赞“张大人”贤明。

张荫棠入藏查办事件后， 还致力藏政革新。 他首先制订《善后问题二十四条》草稿交由西藏头人、噶厦官员以及寺庙喇嘛广泛讨论，按提出意见补充改订为《治藏刍议十九款》，上报外务部，建议对西藏的官制、办事机构、经济建设、 教育文化、贸易等方面实行根本性的革新 。清廷也确认为是治藏新的政策纲领 。 但新政刚开始实施，张荫棠便被调往印度与英方协商江孜开埠事宜，新政无人贯彻。张荫棠与英方代表经过半年的争论交涉，终于光绪三十四年（1908年）四月二十日签订《中英修订藏印条约通商章程》，章程规定英人不得越过亚东、江孜经西藏任何地方而至噶大克的来往路线，缩小英方侵入西藏的范围；还否定英国与西藏当局的直接交往。后张荫棠奉召回朝，先后授任外务部右参议、署右丞、署左丞。

清宣统元年（1909年）正月实授。六月任出使美、秘、墨、古大臣（即公使），并兼任宪政编查馆一等谘议。他于公使任内，亟力维护华侨利益。宣统三年（1911年）墨西哥内乱，大批华侨遭劫杀，他向墨西哥政府交涉，使其赔偿310万墨元，安置受难侨胞。是年，武昌起义，张荫棠辞去公使职务。

民国元年（1912年）元旦，中华民国临时政府成立，委张荫棠为驻美外交代表。

民国二年（1913年）初至6月21日，任驻美全权公使。

民国三年（1914年）5月26日，大总统袁世凯任张荫棠为参政院参政 ，张荫棠不愿出任，于6月22日辞职。此后远离政坛，深居简出，只偶尔参与一些乡谊活动。

民国二十四年（1935年），一说民国二十六年（1937年）7月7日卢沟桥事变爆发同日，张荫棠在北平的寓所去世。

以治理西藏闻名

早在光绪三十一年（1905年），张荫棠就曾随同清朝外务部右侍郎唐绍仪到印度加尔各答与英国谈判修订《拉萨条约》事宜，张荫棠在谈判中的强硬不妥协令英国人记忆深刻。

在担任驻美公使之前，张荫棠曾于光绪三十二年（1906年）至光绪三十三年（1907年）间以驻藏帮办大臣的身份整顿西藏政务。他入藏之后，开始推行改革，整顿藏务。他首先整顿吏治，将矛头对准了藏人所痛恨的驻藏大臣有泰及汉藏官员十余人，弹劾他们媚外乞怜、鱼肉藏民、颟顸误国等种种罪行。朝廷依据张荫棠所奏，将有泰革职查办，其余汉藏官员也受到严惩。

随后，为使西藏官民支持和参与西藏改革，张荫棠亲自到拉萨春都会议上演讲，宣传“西藏百姓与中国血脉一线，如同胞兄弟一样”，消除汉藏情感隔阂；讲说“生存淘汰之理”，激发改革自强精神。为革新西藏，张荫棠先后向朝廷提出“治藏建议十九条”“传谕藏众善后问题二十四条”等治藏方略，得到清政府采纳。张荫棠提出一系列重要主张，包括革除神权政治，收回西藏治权；广设学堂，推广教育，创办汉藏文白话报；训练汉藏新军，加强武备；修好打箭炉、江孜、亚东牛车路；开设银行，振兴农工商业，开发矿产资源等。此外，张荫棠还建议在西藏成立隶属于外务部的交涉局，专门负责西藏地方的对外交涉，以此阻止英国与西藏的直接交涉。

光绪三十二年（1906年）4月，中英签订《续订藏印条约》，在交付赔款的方式上，张荫棠坚持由清政府代表直接交付英国，坚决拒绝英国提出的经由西藏地方代表交付的要求，使英国妄图与西藏直接交涉的阴谋受到抵制。不仅如此，张荫棠对西藏地位的认识远远走在了同时代人的前面。他曾建言驻藏大臣赵尔丰，称中国应改变视西藏为“藩属”的传统观念，以“边地”视之。从“藩属”到“边地”，这种认识上的转变无疑是一个巨大的历史性的进步，反映了张荫棠对中国在藏主权的高度重视。

张荫棠的治藏言行和政策无疑有利于强化中央对西藏的主权，他本人也在藏人心目中树立了崇高威望。改革措施引发了英印政府的无理抗议和驻藏大臣联豫的猜忌诬告。清政府担心由此酿成大祸，遂于清光绪三十三年（1907年）5月将他调离西藏，命其与英人谈判修订《西藏通商章程》。

晚清最后一任驻美公使

1909年8月，张荫棠以外务部左丞的身份出任驻美、墨、秘、古四国公使，受到美国的欢迎。美国驻华公使致电清外务部，表示对张荫棠使美，“政府甚乐于接待”，相信张之使美，“自必能使中美邦交益臻敦睦”。

在张荫棠驻美公使任内，美国对中国移民的排斥相当严重，在美华人处境极其恶劣，不仅人格尊严、财产安全无以保证，而且动辄入狱，饱受牢狱之苦。华人移民在入境检查方面受到的不公正待遇也很突出。1909年，美国发现一种钩虫传染病，各海关在查验入境人员是否患有此病时，对华人的检验之法尤为严苛。旅美华人为此呈请驻美公使与美国交涉。对华侨遭到的凌辱、移民局对华人的无理迫害、海关对华人移民入境的检查等问题，张荫棠都给予高度重视，并一一与美国有关当局交涉。然而，由于美国政府推行排华政策，张荫棠的交涉难收实效。

尽管外交成果有限，但多年的驻外经历和长期办理对外交涉事务，却使张荫棠的外交观念有了很大的进步。作为一个屡受欺凌的弱国的外交官，他深感外交活动的开展首先要以国家实力为后盾，其次要大力重视国家法在对外交往中的运用，在外交中讲求公理。他主张遵守业已签订并承认的条约，认为:“两国交涉事件以条约为主，条约必须遵守。条约以外权利不能让人。”

依约交涉中墨侨案

在墨西哥排华风暴中，围绕华人生命和财产利益被损害而与墨西哥政府进行的赔偿交涉，是张荫棠任职期间颇有成效的外交活动。

1910年，墨西哥资产阶级革命爆发。在此期间，排华之风乘势肆虐。1911年5月，更发生了“菜苑惨案”，不仅华人住所、财物被劫掠一空，被害者也高达303人。惨案发生后，张荫棠偕随员于当年6月25日自华盛顿赴墨西哥，办理“华侨偿失赈抚事宜”。墨西哥政府初以两军激战伤害外人在所难免为由，推卸责任；张荫棠以华案有辱国体，华人损失甚巨，要求墨政府按约赔偿。在交涉中，张荫棠在两方面处于优势。其一，注重调查，有真实材料作证；其二，始终以中墨条约为交涉的依据。如此有理有据的斗争，使墨方处于被动。但是，墨方仍然以一些片面的材料推翻中方的要求。由于意见分歧，交涉暂停，双方派出人员一起前往菜苑进行调查。墨方派培德路、艾萨为调查专员；中方派欧阳庚和律师巴赛特，及商董等前往。调查团于8月9日到达菜苑。经调查，菜苑一地华侨损失惨重，毙命者共303人，损失财产70余万。各省共300余案，人命20名，内8人是土匪所害，财产20余万。至于革军报告“华人先开枪”一事，经查明，华人确无开枪，事情是革党有意图杀，各国官商均签名作证。墨国总统表示已派员缉凶惩办并详报中国政府，至于赔偿损失不能照报纸宣传的巨款，他嘱外交部与中国公使秉公商定实数，交议院核准。在赔偿问题上，张荫棠以欧阳庚等调查作参考，提出每命索价25000元。墨方认为索款过多。张荫棠思考再三，也认为此案“重在办凶，如索款过巨，会引起墨西哥人恶感，应该核实持平，将人命、财产一并索赔总数与墨西哥朝廷直接交涉，以了结此案”。

经过几个月的磋商后，墨西哥政府终于答应赔偿310万墨元，赔礼并追凶，偿还款项并在1912年7月1日以前交付。为了避免将来再有辩论，中墨双方互立证明书，订明按照两国法例批准，至迟在1912年6月15日在美国首都华盛顿互换。1911年12月16日，张荫棠和墨外部嘉李路在墨西哥城签订《中墨赔款证明书》。证明书开头，墨西哥政府首先向中国表示歉意。

张荫棠把交涉的情况向外务部作了汇报。外务部“详加查核所订条款，均尚妥协，应请批准互换”。于是，外务部一面指示张荫棠，“请按照我国法例办理”；一面照会驻北京墨西哥公使备案，以资信守中墨证明书的规定。1912年6月14日，外务部照会驻北京墨西哥公使，请其转达墨西哥政府，中国大总统委任张荫棠届期互换《中墨赔款证明书》。6月22日，外务部又致电驻美代表张荫棠，告知用中国纸张誊写汉文《中墨赔款证明书》两份，装订成册，呈请大总统签名盖印，再由外交总长签名后，寄往美国，由张荫棠互约时用。最后，该证明书如期互换，此案得到较为圆满的解决。

在中墨侨案交涉中，张荫棠出了很大力气。他重调查，使每次谈判都建立在可靠的依据上；他又注意按法办事，严正指出墨方的违背条约行为，维护中国的正当要求。终于为华侨取得了适当的赔偿，也维护了中墨的正常关系。

出任民国首任驻美公使

1912年，中华民国成立，当时留驻美国的张荫棠随即被任命为驻美临时“外交代表”，后又被任命为驻美公使。

在担任新政府驻美公使期间，张荫棠曾积极敦促后来成为民国杰出外交家的顾维钧回国效力。袁世凯政府成立后，唐绍仪向袁世凯推荐顾维钧担任大总统英文秘书。为说服顾维钧接受秘书一职，尽早报效国家，1912年2月中旬，张荫棠亲自会见顾维钧，语重心长地说，对一个年轻人来说，以这样的职位开始他的事业，是一个绝好的机会。顾维钧在反复思考后，终于决定接受政府邀请，回国效力。

张荫棠还代表中国政府与美国学者古德诺签约，聘请他为袁世凯的法律顾问。古德诺是哥伦比亚大学的行政法学教授，顾维钧在哥大就读时，也曾修过古德诺讲授的宪法和行政法课程。1913年初，民国出于制定宪法和装点门面之需，经由卡耐基国际和平基金会引荐，决定聘请古德诺来华担任民国政府的宪法顾问。3月15日，中国驻美公使张荫棠代表民国政府与古德诺在华盛顿签订了一份聘用合同，聘期三年，年薪1.2万美金。但古德诺来华后，在民初制宪斗争中为强权张目，实际上为袁世凯复辟帝制起了推波助澜的作用。

憾未出席西姆拉会议

民国二年（1913年）10月，英国逼迫中国同意举行中、英及西藏地方政府的“三方会议”，即西姆拉会议。会前，袁世凯曾打算派具有和英国人谈判丰富经验的张荫棠为出席会议的中国首席代表，但遭到英国驻华公使朱尔典的强烈反对。究其根由，则是因为张荫棠明察藏事，精明强硬，“曾在1906年和1908年间给给印度政府带来极大麻烦”。袁世凯屈服于压力，另派英方满意的驻英使馆参赞陈贻范为代表。张荫棠被拒西姆拉会议之外，对中国政府的消极影响是不言而喻的。

此外，在西藏代表的地位问题上，袁世凯政府提出的与英商议的一个方案，也是依照张荫棠谈判藏印通商章程时的做法来处理西藏代表参加谈判与签字的地位与身份，即西藏代表“禀承”中国代表的“训示”“随同商议”，“随同签署”。这样使西藏代表以中央代表的随员身份与会。可惜这一方案因遭英方反对而作罢。

曾国庆：“然而，在英帝国主义兵临西藏，中华民族领土旋遭分割的紧急关头，驻藏大臣张荫棠等人，不因朝廷腐败而迷茫、沉沦，而是积极的维护国家主权、领土完整，为之不懈地努力，功绩卓著。”

喜饶尼玛：“1905年入藏查办藏事的清廷钦差大臣张荫棠政绩卓著，颇得民心，在清朝往藏官员中实属风毛麟角。”

张荫棠从印度出发时携带了波斯菊入藏，才有了波斯菊在西藏的栽培。张荫棠的主张及措施深受藏族人民的欢迎，因此，将波斯菊亲切地称为“张大人花”。

《使藏纪事》五卷

关于张荫棠的生年，各类文献说法不一：

相比他人的说法，张荫棠自己另有说法，应更为可信。光绪三十四年（1908年）九月，张荫棠奉旨照料达赖喇嘛时所书履历，自称四十九岁。学者马忠文据此认为，以周岁四十八计，他应生于咸丰年九年己未十二月十七日（1860年1月9日）。且民国学者胡适在民国十三年（1924年）1月13日见到张荫棠时，说他六十五岁。这一天是癸亥年腊月初八日，离张荫棠生日——腊月十七日只差数天。马忠文指出：“他对年轻朋友谈自己的年龄，恐怕没有隐瞒的理由，以六十四周岁推之，他的生日也是咸丰九年己未腊月十七日，即1860年1月9日。联系到旧时科举有‘官年’‘实年’之别，隐瞒一两岁也是常见之事，张荫棠在科举考试时可能隐瞒年龄，报大了2岁，这就是《题名录》写生于咸丰七年丁巳年的原因。”