张维加出生于杭州一个普通人家，母亲是中学老师，父亲是电脑工程师。

张维加的母亲孙秀红告诉记者，张维加没上过幼儿园，小学、初中也没有择过校，就在镇上的普通公办学校就读。2004年，在普通班就读的张维加以全市第一名的中考成绩进入杭州市第二中学。

张维加在高二时写出了论文《寒武碰撞性大陆起源与生命进化的研究》，这是一篇跨越了生物、化学、物理等专业范围的论文。论文获得全国青少年科技创新大赛前三名的好成绩，并获“明天小小科学家”称号，张维加也因此获得了保送北京大学元培学院的资格。

这篇论文的传奇之处在于，当时在浙江，没有教授能在第一时间读懂。

在北大的本科4年中，张维加发表第一作者论文27篇，其中SCI与EI论文7篇。

入读英国牛津大学攻读工程物理专业博士学位后，他侧重于航空探测的研究。不到一年的时间，张维加又发表了3篇SCI期刊论文，并被成立于1820年的英国皇家天文学会吸收为会士。