永樂二十一年七月，朱棣獲悉韃靼首領阿魯台再次率部滋擾明朝邊境的消息後，部署諸軍北征。其中，張輔與武安侯鄭亨、成國公朱勇、成山侯王通率左、右軍，隨征阿魯台。永樂二十二年四月，朱棣再次率軍北征，張輔與成國公朱勇作為左掖軍隨征。 六月，朱棣進至答蘭納木兒河附近，因不見阿魯台部，遂派張輔與王通等分兵至山穀間大範圍搜索其蹤跡，朱棣進駐河上等待消息。張輔在周圍三百餘裏都不見阿魯台部蹤影，便提議由自己領一個月的兵糧，率軍深入追擊阿魯台。但朱棣歸意已決，不久後便命張輔等回師。
之後，明仁宗朱高熾即位後，張輔掌中軍都督府事務，進封為太師，並支給二職的俸祿。不久，命張輔所受的太師俸祿到北京倉支給。當時百官的俸米都到南京支取，此舉是給張輔的特恩。朱棣喪期滿二十七日時，朱高熾戴素冠、穿麻衣臨朝，而群臣都已改為吉服，隻有張輔和大學士楊士奇穿戴與朱高熾一樣。朱高熾歎道:張輔是員武臣，而他知禮則超過了六卿。從此更加敬重他。不久命他掌管經筵事務，監修。宣德元年，漢王朱高煦造反，引誘功臣們做內應，暗中派人夜間去張輔的住所。張輔抓住他報告了宣宗朱瞻基，查清了朱高煦謀反的證據。朱瞻基先命陽武侯薛祿前往征討，大學士楊榮卻勸宣宗禦駕親征。張輔奏道:朱高煦素來軟弱無能，請給臣二萬兵馬，擒拿朱高煦獻給陛下。但朱瞻基最終決定親征 ，命張輔扈從。叛亂平定後，朱瞻基加張輔的祿米三百石。
此後，張輔威名更高，並久握兵權。宣德四年，都禦史顧佐請保全功臣，朱瞻基因此下詔解除張輔都督府的職務，朝夕在左右侍奉，謀劃軍國重事，進升為光祿大夫、左柱國，逢初一和十五上朝。宣德十年，明英宗朱祁鎮即位。張輔加號翊連佐理功臣，依舊掌經筵、監修實錄。王振專權時，文武大臣都對他望風叩拜，隻有張輔與他抗禮。正統十四年，瓦剌也先入侵，王振唆使英宗親征，張輔隨行，但不讓他參預軍政。張輔當時年邁，默默不敢作聲。同年，土木之變爆發，張輔殉身兵難，享年七十五歲。張輔於建文元年隨父張玉參加靖難之役。張玉戰死後，張輔嗣都指揮同知。參與夾河、槁城、彰德、靈璧諸地之戰，為朱棣奪得帝位屢立戰功。
永樂四年，張輔以右副將軍從征夷將軍朱能進軍安南。途中朱能去世，張輔升征夷將軍，領眾自廣西憑祥進兵，與左副將軍沐晟合兵攻入多邦城，因畫獅蒙馬衝擊，兼施神機火器破守軍象陣，乘勝克東都、西都。永樂五年，大敗安南兵於木丸江、富良江等地，俘安南太上皇黎季犛，改安南為交址。永樂六年，振旅還師，進封英國公。永樂七年嗎，以征虜將軍率軍攻交址，在吉利深山追獲大越上皇簡定，迫使大越皇帝陳季擴乞降。永樂八年班師。永樂九年，與沐晟合兵再攻偽降複起的陳季擴，敗守軍於月常江。至永樂十二年，俘陳季擴，班師。永樂十三年，任交址總兵，平息陳季擴餘部之亂。永樂十四年冬被召還。張輔先後四至交址，威名遠震。永樂八年嗎，張輔練兵宣府、萬全，督運北征。 永樂二十年至永樂二十二年間，參與明成祖朱棣的第三次、第四次、第五次北征，立下功績。
永樂二十一年七月，朱棣獲悉韃靼首領阿魯台再次率部滋擾明朝邊境的消息後，部署諸軍北征。其中，張輔與武安侯鄭亨、成國公朱勇、成山侯王通率左、右軍，隨征阿魯台。永樂二十二年四月，朱棣再次率軍北征，張輔與成國公朱勇作為左掖軍隨征。 六月，朱棣進至答蘭納木兒河附近，因不見阿魯台部，遂派張輔與王通等分兵至山穀間大範圍搜索其蹤跡，朱棣進駐河上等待消息。張輔在周圍三百餘裏都不見阿魯台部蹤影，便提議由自己領一個月的兵糧，率軍深入追擊阿魯台。但朱棣歸意已決，不久後便命張輔等回師。