1931年至1937年在协和医学院担任院医师、副教授。曾在1933年长城喜峰口等地从事抗日救护工作。1937年赴美深造，擅长胸外科，毕业于美国密执安大学研究院。1940年回国，任协和医学院外科主任。著述颇多，在医学界德高望重。

作为一名著名的胸外科专家，张纪正曾在战乱年代来到天津，与同仁共创天和医院；并在1941年成功地进行了我国（也是亚洲）首例“左全肺切除术”，成为中国医学史上第一位切除左全肺获得成功的医生，被誉为“亚洲第一刀”。