케임브리지대학교 과학사-과학철학과 석좌교수. 1967년 장재식 전 산업자원부 장관과 최우숙 여사의 차남으로 태어나 서울에서 고등학교 1학년까지 다닌 후 미국 명문 고교인 노스필드 마운트 허먼 스쿨을 수석으로 졸업했다. 캘리포니아 공과대학교에서 물리학과 철학을 공부하였고, 스탠퍼드대학교에서 〈측정과 양자물리학의 비통일성〉이라는 논문으로 철학 박사학위를 받았다. 하버드대학교(1993~1994)와 유니버시티 칼리지 런던(1995~2010)을 거쳐 케임브리지대학교(2010~현재)에 재직 중이다. 과학철학협회PSA 이사, 영국 과학사학회BSHS 회장을 지냈으며, 주요 연구 분야는 18세기 이후 화학과 물리학의 역사와 철학, 과학적 실천의 철학, 실재론, 다원주의, 실용주의, 측정, 증거 등이다.

2004년 출간된 첫 책 《온도계의 철학Inventing Temperature》으로 지난 6년간 영어로 쓰인 저서 중 과학철학에 현저하게 기여한 책에 수여하는 러커토시상(2006)을 받았다. 2012년 출간된 두 번째 책 《물은 H2O인가?Is Water H2O?》는 “과학의 역사와 철학에서 중요한 텍스트가 될 것이라 확신한다”라는 심사평과 함께 국적과 소속을 불문하고 지난 5년간 과학철학에서 뛰어난 성취를 보인 저서에 수여하는 페르난두 질 과학철학 국제상(2013)을 받았다. 2014년 2월부터 5월까지 EBS에서 연속 강연한 내용을 바탕으로 같은 해 출간한 과학철학 개론서 《장하석의 과학, 철학을 만나다》는 한국과학창의재단의 우수과학도서에 선정되었다. 2021년에는 물리학의 역사와 철학 연구에서 혁신적이고 영향력 있는 연구를 수행한 공로로 미국 물리학회APS와 미국 물리연구소AIP가 수여하는 에이브러햄 페이스상을 받았다.

서울대학교에서 물리학을 공부한 후 칸트의 공간론에 관한 논문으로 같은 대학에서 철학 석사학위를 받았다. 독일학술교류처의 장학금으로 쾰른으로 유학, 헤겔의 논리학에 나오는 양적 무한 개념을 주제로 박사논문을 쓰던 중 귀국해 번역가로 정착했다. 《과학을 인간답게 읽는 시간》 《철학은 뿔이다》를 썼고, 《정신현상학 강독》(전2권)을 옮기고 썼으며, 《가끔 중세를 꿈꾼다》 《성찰》을 비롯해 몇 권의 시집을 냈다. 《물은 H2O인가?》 《신에 관하여》 《관조하는 삶》 《허구의 철학》 《인터스텔라의 과학》 《위대한 설계》 《기억을 찾아서》 《로지코믹스》 《헤겔》(공역) 《초월적 관념론 체계》 《나는 뇌가 아니다》 등 많은 책을 번역했다.