张仲武，父祖中有不少人都曾在卢龙军任职，他自幼博览群书，尤精《左氏春秋》，后投笔从戎，官至蓟北雄武军使，后来的崛起，正与担任此职有关。
卢龙军乱，牙将陈行泰发动兵变，杀节度使史元忠自立，但时隔仅一月就被牙将张绛诛杀。张绛慑于张仲武威名，一度请其主持军务，但后来又改变主意，上书自请为节度使。张仲武大怒，起兵进攻幽州，为了名正言顺，张仲武派长史吴仲舒到京师长安，请求率本部兵马征伐张绛。吴仲舒说服了宰相李德裕，经过权衡考虑，唐武宗李炎拜张仲武为卢龙军兵马留后，并命抚王李纮遥领卢龙节度使，允许张仲武率军平乱。张仲武以精兵八百人、土团五百人一举攻破幽州，诛杀张绛，平定了暴乱，武宗旋即授张仲武为卢龙节度副大使、知节度事，检校工部尚书、幽州大都督府长史、兼御史大夫，封兰陵郡王，时年五十余岁。
李炎正式任命张仲武为卢龙节度使，张仲武就任后，其兄弟也布列要地，他将幽州重镇静塞军、永泰军分授于其兄张仲斌、其弟张仲至，以稳固自己的统治。张仲武担任卢龙节度使不久，回鹘大将那颉啜便统兵南犯掠边，张仲武在增强边地各城守备的同时，命其弟张仲至及裨将游奉寰、王如清等率军三万予以反击。此役，卢龙军一举击破回鹘骑兵，斩获不计其数，收降其部落七千帐，分配到各道安置，“杀戮收擒老小近九万人”。那颉啜中箭而逃，只身北窜，为乌介可汗所杀。
挟战胜余威，张仲武又派大将石公绪兵进契丹、奚族两部，尽杀回鹘监使八百余人，从而恢复了唐王朝对两个部落民族的管辖。此后，张仲武又探知回鹘“欲入五原，掠保塞杂虏”的阴谋，于是将其派来假意结好的宣门将军等四十七人留下，使其计划不得实现，回鹘的人马大都病死，自此不敢再侵犯五原塞。
回鹘大将那颉啜统兵南犯掠边，张仲武命其弟张仲至率军三万予以反击，一举击破回鹘骑兵，收降三万余人，斩获不计其数，那颉啜只身北窜，为乌介可汗所杀。张仲武挟胜杀留于契丹、奚族的回鹘监使八百余人，使二族重归唐朝管辖。此后，张仲武又挫败回鹘入侵五原塞的阴谋，维护了边境安定。唐廷发兵三路，北伐回鹘，张仲武加官检校兵部尚书，充任东面回鹘招抚使，指挥卢龙行营军及奚族、契丹族、室韦族的军队。在历时数月的征战中，张仲武与其它两路兵马紧密配合，石雄大败回鹘于杀胡山，唐军大胜，回鹘兵被斩首万人，收降二万余人，乌介可汗负伤，被迫远遁西域，归附黑车子族，其溃散部队多向卢龙军投降。
此役后，张仲武请求于蓟北立《纪圣功铭》，李炎同意，加张仲武检校尚书右仆射衔，并命李德裕亲自撰文，以昭示后世。
唐宣宗加张仲武同平章事衔，以奖赏他击破回鹘的功劳，张仲武出兵深入，大破北部诸山奚，禽酋渠，烧帐落二十万，取其刺史以下面耳三百，羊牛七万，辎贮五百乘，献京师。张仲武出兵深入，大破北部诸山奚，这是继会昌时期大破回鹘汗国以后，又一次对北方游牧民族取得的军事胜利，至此以后，北方再无大的军事威胁，得到了彻底的平定。
张仲武在任上去世，时年约六十岁，朝廷追赠太尉，谥号庄，军中拥立其子张直方继位。张仲武的数次作战，为唐朝边境的安定做出了贡献，曾任幽州节度使掌书记的李俭对其有“破獯鬻之众，帐盈七千，拓鲜卑之疆，地开千里，万狄稽颡，百蛮投诚”的称赞。
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