光绪三十一年（1905年），张庆桐从
圣彼得堡大学毕业。 1906年回到中国后，张庆桐曾任分省道北洋工务局会办。民国九年（1920年）3月20日，北京政府撤销了张庆桐的职务。
张庆桐早年在江阴游学。
中日甲午战争后，放弃旧学改学新学，决心学习俄语。光绪二十二年（1896年），张庆桐考入
京师同文馆选学俄文，师从
中原地区教习
王季同和
俄罗斯教习光柯壁确甫。光绪二十五年（1899年），同文馆派张庆桐、傅仰贤（字肄三） 、陈瀚（字飞青）和郝树基（字绪初）赴俄国留学。张庆桐和陈瀚、郝树基以及同文馆学生
范其光（字宾臣、冰澄）同船自
上海市航抵
敖德萨港。到俄国后，张庆桐等人成为第二批
清朝派往俄国的驻馆学生，被中国驻俄国公使
杨儒安排入
圣彼得堡艺文学堂学习。毕业后入圣彼得堡大学学习政法科。
光绪三十一年（1905年），张庆桐从圣彼得堡大学毕业。
张庆桐在圣彼得堡大学结识了许多朋友，如日后的
俄罗斯汉学家威西纳、
日本学者上田仙太郎；国际公法学家马尔腾斯是他在圣彼得堡大学的老师之一。在俄国留学期间，张庆桐曾经在俄国四处游览，曾游览
伏尔加河，还曾去法国、
英国、
意大利、
芬兰等国参观旅游。1900年，曾随老师回到老师的家乡
沃洛格达（时译为“哇劳革带”），听房东妻子讲述
彼得大帝和
叶卡捷琳娜二世的事迹。1902年，张庆桐曾协助
中原地区驻俄国公使
杨儒参与《
交收东三省条约》的谈判。1903年前后，因为
上海市一家报纸撰写议约经过，恰逢
沈荩因披露中俄密约而被
慈禧下令杀害，张庆桐感到后怕，遂对
俄罗斯的刊印文字律（即书报检查制度）产生兴趣并进行了和西欧相关制度的对比研究。
在俄国期间，张庆桐还和阿尔谢尼・尼古拉耶维奇・沃兹涅辛斯基合作将
梁启超的《李鸿章》（又名《中国四十年来大事记》）一书翻译为俄文。1905年春，经过军官兼作家亚历山大・维列夏金的推荐，张庆桐和沃兹涅辛斯基将该书版权售予军事图书出版商别列佐夫斯基（1852年－1917年）。张庆桐后来将该书赠给了俄国内外政要、报界及文化界的诸多名流（张庆桐称“一赠内外权要，一赠报界，一赠诗文
钜子”）。收到赠书的“内外权要”包括
俄罗斯财政大臣
谢尔盖·维特（1849年－1915年）、外交大臣拉姆兹多夫（1844年－1907年）、驻华公使廓索维慈（1862年－1933年）、驻华
代办柏兰（1852年－？）、
沙皇尼古拉二世的老师、
华俄道胜银行总办吴克托穆（1861年－1921年）。其中维特亲自将该书呈送给沙皇
尼古拉二世。尼古拉二世在收到该书后，下旨为张庆桐颁发了斯坦尼斯拉夫三级勋章。收到赠书的“报界”主要是
圣彼得堡和
莫斯科的报刊。收到赠书的“诗文巨子”主要是
列夫·托尔斯泰（张庆桐称其为“托尔斯托氏”，1905年冬他将该书寄赠托尔斯泰）和马尔腾斯（张庆桐称其为“马顿氏”）。他也成为第一位和列夫・托尔斯泰通信的中国人。
从圣彼得堡大学毕业时，好友
陆征祥正好被任命为
中原地区驻
荷兰公使，被陆征祥邀请“前往
参赞其事”。后来，因为其家人多次促其归家，张庆桐遂请假回中国省亲。1905年12月，张庆桐自圣彼得堡回国，回国途中经过莫斯科时曾经因逢铁路工人罢工而受阻一个多月，目睹了
1905年俄国革命。1906年回到中国后，张庆桐曾任分省道北洋工务局会办。1907年，参加了在荷兰海牙召开的
海牙和平会议，任副议员。1910年，张庆桐随
爱新觉罗·载涛赴
日本、
奥匈帝国、
美国、
俄罗斯等8个国家考察陆军。1912年，张庆桐出版了《俄游述感》一书。书中除了记述他在俄国的见闻外，还记有他的一些研究，如他对俄国地理学会的研究等。
民国二年（1913年）4月25日，张庆桐被大总统
袁世凯任命为外交部特派
黑龙江省交涉员，同年8月8日到任。民国四年（1915年）10月14日，任
恰克图都护副使兼佐理专员。民国七年（1918年）3月15日卸任，转而署任
阿尔泰办事长官，民国八年（1919年）1月到任。1919年3月7日，张庆桐因被指为扣押军饷不发，而以私印纸币代之，从而引发了阿山兵变，本人险些遭到杀害。国务院随即谕令张庆桐回
北京市听候查办，阿尔泰办事长官一职由
杨增新推荐的周学务代理。同年6月1日，阿尔泰办事长官裁撤，阿尔泰划归新疆省，成为
阿山道。民国九年（1920年）3月20日，北京政府撤销了张庆桐的职务。经
文官高等惩戒委员会议决，张庆桐被处以职停止任用六年的处分。