케임브리지대학교 과학사-과학철학과 석좌교수. 1967년 장재식 전 산업자원부 장관과 최우숙 여사의 차남으로 태어나 서울에서 고등학교 1학년까지 다닌 후 미국 명문 고교인 노스필드 마운트 허먼 스쿨을 수석으로 졸업했다. 캘리포니아 공과대학교에서 물리학과 철학을 공부하였고, 스탠퍼드대학교에서 〈측정과 양자물리학의 비통일성〉이라는 논문으로 철학 박사학위를 받았다. 하버드대학교(1993~1994)와 유니버시티 칼리지 런던(1995~2010)을 거쳐 케임브리지대학교(2010~현재)에 재직 중이다. 과학철학협회PSA 이사, 영국 과학사학회BSHS 회장을 지냈으며, 주요 연구 분야는 18세기 이후 화학과 물리학의 역사와 철학, 과학적 실천의 철학, 실재론, 다원주의, 실용주의, 측정, 증거 등이다.

2004년 출간된 첫 책 《온도계의 철학Inventing Temperature》으로 지난 6년간 영어로 쓰인 저서 중 과학철학에 현저하게 기여한 책에 수여하는 러커토시상(2006)을 받았다. 2012년 출간된 두 번째 책 《물은 H2O인가?Is Water H2O?》는 “과학의 역사와 철학에서 중요한 텍스트가 될 것이라 확신한다”라는 심사평과 함께 국적과 소속을 불문하고 지난 5년간 과학철학에서 뛰어난 성취를 보인 저서에 수여하는 페르난두 질 과학철학 국제상(2013)을 받았다. 2014년 2월부터 5월까지 EBS에서 연속 강연한 내용을 바탕으로 같은 해 출간한 과학철학 개론서 《장하석의 과학, 철학을 만나다》는 한국과학창의재단의 우수과학도서에 선정되었다. 2021년에는 물리학의 역사와 철학 연구에서 혁신적이고 영향력 있는 연구를 수행한 공로로 미국 물리학회APS와 미국 물리연구소AIP가 수여하는 에이브러햄 페이스상을 받았다.