张家齐出生于一个普通工人家庭。她的父亲原籍山东济宁，曾经是一名工人；母亲肖英杰原来是北京丰台纺织厂的女工。2010 年，张家齐 6 岁走上专业跳水道路之后，父母先后辞去原有正式工作，希望可以更好地支持女儿的训练。此后父亲以零散的工作维持收入，母亲更多时间投入家庭；后来在综艺节目当中，张家齐谈及，自己从 10 岁开始获得比赛奖金之后，相关收入一直由母亲代为保管。

这份重担压在肩上的时候，张家齐还没意识到自己的跳水成绩会牵动整个家庭的生计。2017年天津第十三届全运会，13岁的她第一次让外界记住这个名字，那届比赛她跟搭档掌敏洁配合默契，双人十米台一路顺风拿下金牌，单人项目她也没落下，一人揽下两金，新华社当时把她评为跳水项目最值得期待的新星之一。

这一年也是她收入开始明显增加的一年，此前家里的经济来源本就不宽裕，这枚金牌让张家齐这个名字第一次和奖金联系在一起。

隔年雅加达亚运会，张家齐和掌敏洁再度联手，双人十米台再次登顶，这时候她14岁，已经拿到了自己的首个世界大赛冠军。

彼时她的父母仍旧待在北京家中，很少去训练基地看她，母亲住得不远却极少露面。张家齐后来提起这段经历，说自己六岁进队，十二岁进国家队，父母来看她的次数越来越少。

2019年全国跳水锦标赛上，张家齐第一次和陈芋汐搭档出战双人十米台，两人一举夺冠，这次合作成了后来东京奥运周期的重要伏笔。备战东京奥运会前，两人又在全运会测试赛上再度联手夺冠，配合越来越默契。

2021年7月27日，东京水上运动中心，两人以近乎完美的五跳夺得女子双人十米台金牌，那年张家齐17岁，母亲肖英杰在北京亦庄家中看电视，前一晚男子项目刚丢金，她连微信都不敢发给女儿，生怕给孩子添压力。

两年后福冈游泳世锦赛，张家齐换了新搭档王飞龙，两人在混合双人十米台夺冠，替中国跳水队拿下那届赛事首金。

紧接着成都大运会上，她又和老搭档掌敏洁联手，拿下女子双人十米台金牌。这一路走来，奖牌越攒越多；在后续的综艺节目当中张家齐曾提到，自己名下有三张银行卡长期由母亲代为保管，双方就此也出现了分歧。

2025年11月，21岁的张家齐宣布退役，视频名字叫《下半场，开启新副本》。十五年跳水生涯落幕，属于她的故事，才刚刚翻开新的一页。