1604年（万历三十二年）甲辰科武举会试第一名状元及第，初授四川都司佥书，后任四川都司。此时奢崇明袭永宁宣抚史职，其母奢世续仍不交出官印，张神武与永宁参将周敦吉生擒奢世续，掠走她的财物、子女，逼她交出官印。此举激怒奢世续手下闫宗传等人，闫以救主母为名狂掠永宁、赤水等地，使数百里一片狼籍。一些官员弹劾神武贪功冒进，给朝廷惹麻烦，理应处斩，也有人替神武说情。时逢辽东告急，正值朝廷用人之际，喜宗怎忍杀死武状元，依征辽经略官袁应泰举荐，诏令张神武、
周敦吉从军立功。张神武率240余人昼夜兼程援救辽阳，达广宁时辽阳已失，广宁巡抚薛国让神武留下守广宁，他坚持去救辽阳，并说：“不能，则死之。”途中遇辽阳溃逃兵将10余万，他以忠义之词劝告主帅与之一同杀回辽阳，主帅不听。于是，神武亲帅自己的部队渡辽河，在离辽阳十七里处驻扎，将士虽一日没有进食，但是个个奋勇、杀声震天，与金军展开激烈拼杀，终因寡不敌众，神武和众将士战死疆场，仅余14人负伤而归。