张春森担任指导员时，率连队迅速插入敌军侧后，断敌退路。他后任31军93师279团副连长。参加方面军连以上干部集训，学习参谋业务，以优异成绩留在团司令部任通信参谋，不久升任师司令部通信科科长。
抗日战争，张春森任129师386旅772团作战通信参谋。
1938年在长乐村对日军作战中，团长叶成焕中弹牺牲，张春森挺身而出，高喊：同志们，叶团长牺牲了，大家不要惊慌。我是共产党员，团作战参谋，对整个作战部署清楚，为了确保作战的胜利，我代替团长指挥！由于张春森勇于挑重担，战后他被提升为营教导员。
后担任旅特务队队长、16团政委、太岳军区第1军分区司令员、59团团长、中原军区1纵1旅2团政委。中原突围时，皮旅在清风岭遭国民党军一个团的堵击。清风岭山势陡峭，南面是天柱山，人马无法通行，北面是大河，水势湍急。张春森所在的2团到达清风岭时，国民党军已占领清风岭主峰。2团团长钟发生和政委张春森指挥2营主攻，1营侧攻。
2营用绑腿吊上悬岩，登上清风岭右翼的一座高峰，1营从左翼迂回，冲上山顶。经过两个小时激战，拿下清风岭。钟发生和张春森指挥部队追击逃敌5公里，为全旅打开一条通道。皮旅改编为华东野战军1纵独立师时，张春森任师政治部主任。
皮旅改编为61军181师时，张春森任181师政委。
西安解放后，蒋介石急令胡、马联合，向一野反扑，彭德怀摆出孤军背水守咸阳的态势，命19兵团于叁原按兵不动，又把一野主力收缩到渭河以南，命16师离开咸阳，沿西北公路北上，节节抗击马82师和163师，马匪见16师节节后退，以为是进攻咸阳进而反扑西安的大好时机，全力向咸阳突击。此时彭德怀命令王诚汉师长、张春森政委率181师星夜兼程进咸阳，王、张二人将彭总调给他们的18兵团3个炮兵团、6军一个炮兵团和总部一个炮兵团共400多门火炮隐蔽在咸阳城外。马匪兵临咸阳城下，部队下马徒步攻城，我军炮火射人先射马，181师从咸阳城内杀出，使凶猛膘悍的马家军伤亡惨重。
1951年张春森入朝作战，任181师政委，获二级国旗勋章。
回国后，张春森历任安徽省军区政治部副主任、60军副政委、12军第一副政委兼政治部主任、南京军区安徽生产建设兵团政委、第二政委。
