1581年，張登雲首任鳳陽知府。當時鳳陽皇族親王眾多，因苛捐雜稅、徭役繁重，社會危機四伏，民不聊生。面對這複雜的局勢，他選擇了以民生為已任，堅定地支持了潘季馴治理黃河。因治黃河占用了朱姓王族的部分土地，朱潘禹誣陷潘季馴欺皇滅祖。登雲不理誣陷之詞，只顧及治黃大事。並把勘測河圖上奏皇帝，為潘季訓辯駁生效，黃河治理工程才能順利進行。朱翊鈞對張登雲仗義執言、忠心愛民的品德給予褒獎。
萬曆二十年(1592)，日本發動侵朝戰爭，進而侵擾中國沿海，遼東半島、膠東半島的防守成為保衛北京的重要一環。神宗選中了文武雙全的張登雲任遼海道台，並委以東征經略副使的重任。
1594年，豐田秀吉派2萬倭寇突襲了遼東半島的西寧城，形勢十分危機。張登雲臨危不懼，在西寧城門下單騎立馬，將長柄大刀橫在腰前，怒責日倭首領， 日倭不知城內虛實，以為明軍早有準備，便倉皇而逃，張登雲單騎退敵2萬的戰績載入《明史》。進士松江通判周紹業作詩《西寧歌》贊曰：“鈴閣重瞻頗牧才，湟門閫令肅風雷，片言氣壓三軍銳，單騎風塵萬虜摧。即有犬羊驚且起，更無孤兔渡河來。長裾抉佩封侯印，黃光郎勛名照台。”張登雲因此被封為西寧侯。
張登雲不但是政壇賢吏，而且是當時的文壇名士，好為詩，古文詞規，撫漢音節，他常與寧邑名流張同歷、吳崇禮一起對詠。精熟古文，其詩格調清新，氣勢磅礴，文體具漢唐風骨，他最得意的當數七言絕句及律詩。辭官回故里後，著述甚豐，《葛石山房詩集》由兗州知府出版，詩11首載入清代《寧陽縣誌》。詩編有《魯雅副使》，明朝著名詩人戴景為之作序。最著名的傳世之作有《重修儒學記》、《徐公生祠碑》，分別收入《芝樓草》中。作品主要歌頌秀山麗水、田園之美。在葛石店“日涉園”內寫道：“山花水漫抱危台，朵朵商量次第開，聒耳正嫌百舌鳥，馴鸝恰就主人來。”
張登雲不僅是文武雙全的良吏，而且是一個建築藝術高超的設計師。他結合南北建築風格設計建造了日涉園，內有湖、池、亭、樓、橋等，其布局、結構、配料、塗色等方面十分考究。還建有魯南第一坊，名為紫誥重封坊，其勢巍峨壯觀。惜毀於十年內亂。
