2007年3月，到天津担任市委书记时，张高丽因为长期在沿海发达省份和改革开放前沿地区工作、具有管理大城市的丰富经验而备受各界期待。
主政天津5年多，张高丽始终坚持"标准要高，要求要严，工作要实，调子要低，效果要好，多办实事，少说多干"的原则，努力促进各项工作站在高起点，抢占制高点，达到高水平。
到任第二天，张高丽就来到滨海新区，深入工厂社区港口，详细了解规划建设情况。此后，他亲自担任滨海新区开发开放领导小组组长，几乎每月去一次滨海新区调查研究，解决问题，推动工作。
同年5月底，张高丽把“加快滨海新区开发开放”写进了天津市党代会报告的主题，提出统筹滨海新区龙头带动、中心城区全面提升、各区县加快发展三个层面联动协调发展的战略，一场体现“天津精神、天津速度、天津效益”的生动实践随即展开。
在世界经济和中国经济"双趋缓"的背景下，2007年至2011年天津实现连续五年GDP年均增长16.5％，地方财政收入年均增长28.4％，人均GDP2011年达到1.3万多美元，跃居全国第一，关停一千多家高污染、高消耗企业，GDP单耗5年下降了21.3％。大力发展高端高质高新产业，“天河一号”和“曙光星云"超级计算机、新型运载火箭、直升机、无人机、航天器、纳米技术、大造船、大乙烯等项目建成投产。其中，被誉为“中欧合作典范"的空客Ａ320系列飞机天津总装线目前已经下线百余架。到2015年，天津航空航天产业将实现产值1000亿元。”中新生态城"用新的发展理念取得可喜成果。天津这个传统的老工业基地的经济结构正在发生质的变化。与此同时，通过连续奋战九百天全面整治城乡环境、大街小巷，保护历史文化建筑，规划建设中西合璧、古今交融、适合居住的城市，增强了城市的竞争力。
如今，越来越多的国内外展会选址天津，天津平均两天就有一个展会，会展经济快速发展，看中的正是它在中国新一轮区域发展版图上迅速崛起的影响力。
1988年，张高丽出任广东省副省长，之后担任常务副省长、省委副书记，并在10年后兼任深圳市委书记。主政深圳的4年正是亚洲金融危机时期和香港回归祖国的最初4年，张高丽着眼于缩小与香港的差距，改造老东门、提升深南大道、扩建机场、建设地铁和滨海大道等基础设施，大力支持华为、中兴等民营科技企业的发展，提出并促成享誉海内外的深圳"高交会"，推进高新技术产业的发展，规划建设国际花园城市，深港合作也揭开新的一页。张高丽和历届市领导一起努力并经中央批准，于2000年在深圳特区成立20周年之际，将邓小平的雕像立在莲花山顶。他还提出让深圳"天更蓝、地更绿、水更清"的目标，努力保护生态环境，可持续发展的理念也被之后的历届政府所传承。
2001年底，张高丽北上山东，先后出任省长、省委书记。主政山东期间，张高丽致力于发展外经外贸、高新技术、民营经济“三个亮点”，积极实施东部突破烟台、中部突破济南、西部突破菏泽的“三个突破”和建设半岛城市群的战略，大力发展实体经济，从产业和区域发展的角度为山东经济谋划了战略布局。山东的经济结构不断调整优化，发展速度不断加快。2006年，山东省的GDP总量超过两万亿元，位居全国第二。