张梦荪在济南师範读书期间，加入中国共产党。根据党的指示，经常在工人、商贩、职员、农民中进行革命宣传，联络和发展党员。后因济南师範党组织遭破坏，身份暴露，于1930年离开济南。

1931年张梦荪奉派到青岛，以国小教员的职业为掩护开展党的工作。1932年3月，遵照中共山东省委指示，以巡视员身份返回原籍博兴，帮助博兴党组织建立县委。1932年4月起任共青团青岛特支书记。5～6月间青岛市委遭受破坏。6月28日，在党组织经常接头地点——日本大庙附近，被叛徒高振东带领特务捕去。反动当局逼问他和谁接头，张梦荪利用反动当局急于想知道党内情况的心理，“咬住了”日本富士纱厂工贼王林山，说，加入共产党是受王林山领导。由此，王林山被拘捕，后死于狱中。张梦荪凭一纸“口供”为富士纱厂工人除了一害。

1933年8月18日，张梦荪被国民党山东当局杀害于济南洛口。