張光北12歲時參加中央人民廣播電台少年合唱團，1976年到中國人民解放軍北海艦隊服兵役。
1980年考入北京電影學院表演培訓班，1982年考入中央戲劇學院表演系。在學校就讀期間，被導演謝晉選中在影片《芙蓉鎮》里飾演黎滿庚一角。
張光北的妻子陳煒與他同是中央戲劇學院的校友，陳煒曾與鞏俐、史可、伍宇娟、金莉莉合稱中央戲劇學院的“五朵金花”。
2015年，在湖南衛視熱播劇《特警力量》中飾演徐支隊長一角。