2015年进入大同市体育运动学校学习射击。

2017年9月进入山西省射击射箭运动管理中心集训。

2019年7月获得德国世界杯青年赛男子10m气手枪团体第一名。

2019年8月10日电，第二届全国青年运动会射击项目比赛，山西队选手张益梵在甲组男子10米气手枪，为东道主斩获金牌。代表太原市第二少年业余体育学校出战的张益梵最终以241.2环的成绩摘得金牌。

2020年11月入选国家射击队。

2022年8月23日，获得了世锦赛参赛资格。

2022年8月，入选国家步手枪射击队征战开罗世锦赛的男子10米气手枪名单。10月15日，在2022国际射联步手枪射击世锦赛成年组男子10米气手枪比赛中，张益梵获得亚军。10月17日，2022国际射联步手枪射击世锦赛成年组男子10米气手枪团体比赛中，由张博文、张益梵和刘锦尧组成的中国队获得金牌。10月18日晚，2022国际射联步手枪射击世锦赛结束了第6比赛日的争夺，在男子50米手枪比赛中，张益梵以535环排名第26。截至2022年10月，张益梵男子10米气手枪世界排名第10名，有资格受邀参加2022年国际射联主席杯。