대한민국의 의사. 야인시대 의사양반 역의 모델이 되었던 백인제 박사의 수제자로 경성의전을 졸업하고 경성의전 외과 조수로 입문하고 나고야제국대학에서 박사학위를 취득하게 된다. 이후 스승 백인제는 장기려를 자신의 후계자로 점찍고 대전도립병원 외과 과장자리를 추천하였다. 당시 조선인에게는 거의 돌아가지 않는 자리였고, 아마도 백인제는 자신이 퇴임한 후 경성의전 외과학 교실을 장기려가 이끌기를 바랬던 것으로 보이나, 장기려는 일본인들과 일하고 싶어하지 않았고 세브란스 외과 이용설의 추천으로 평양연합기독병원 외과 과장으로 부임한다. 그 이후 평양의과대학, 김일성종합대학의 외과 교수를 지내던 중 6.25 전쟁 중 차남 장가용과 단신으로 월남하여, 피난민들로 가득한 부산에서 복음병원을 세웠다.

김일성을 수술해준 인연 덕에 장기려는 북에서 매우 우대받았는데 모범근로자로 선정되어서 포상도 자주 받았고 여러차례 상도 받았다. 김일성이 맹장염으로 앓아누은 적이 있었는데 김일성은 장기려부터 찾았지만 그와 연락이 안돼서 소련 군의관이 집도했는데 북에서는 장기려가 수술했다더라라는 소문이 파다할 정도로 장기려의 명성은 높았고 북에서의 지위도 높았다. 심지어 종교를 부정하는 공산주의 국가에서 교회에도 가고 예배를 할 특권도 주어졌다. 게다가 그가 월남했을 때도, 북에서는 그가 월남한 것이 아니라 납치된 것이라고 판단했고, 그 덕분인지 이북에 남은 아내와 딸들과 아들들은 화를 면하게 되었다고 한다. 다른 월남자 가족이 동요계층, 심지어 적대계층에 편입되어서 수모를 당한 것을 생각하면, 정말로 이례적인 사례이다. 여담으로 북에 남은 장남 장학용은 북에서 공부하여 의사가 되었다.

평양 철수로 월남한 직후에 북에서 우대받은 일로 인해 자주 방첩대에 끌려가서 문초를 당했다. 다행히 한 미국인 선교사가 신분을 보증해줘서 풀려날 수 있었다고 한다. 이러한 일을 평전에서는 '조봉암이 억울하게 죽었는데, 이러한 사회에서 온전하게 있었을까?'라는 표현으로 서술되어있다. 같이 월남한 아들에게서 본 손자는 목수를 원했는데, 중앙대 의대에 들어가서 의사가 되었다.

춘원 이광수가 병원에 입원했을 때 그를 만나고 소설 <사랑>의 주인공 '안빈'의 모델로 삼았다는 말이 있는데 장기려 본인은 부정했다. 사실 안빈이 과학에 미쳐 인도주의적 이미지가 없는 광기 가진 인물로 그린 티가 있는 것과 이광수가 보이는 비극적 죽음을 선택한 여성을 비하한 예를 생각한다면 자기가 모델이란 점에 굉장히 불쾌했을 것이다. 이러한 점은 후에 한국 최초 부검의가 되는 문국진이 제자인데, 부검을 1950년대만 해도 두번 죽인다는 인식이 깊게 깔려 반대를 외쳤던 일화가 있다는 점에서 추측하는 시각도 있다. 그러나 사회의 눈총과 고된 업무로 지친 제자 문국진이 부검의를 관두려고 할 때 불같이 혼을 내 정신을 차리게 한 것도 장기려이다.

일제강점기때부터 외과의사로 살아왔고, 그의 아래에서 일한 제자들은 모두 다 외과 전문의이긴 하나 해방이후 국가가 주관하는 첫 외과전문의 시험에는 응시하지 않았다. 그 이유로는 의사가 되려고 공부했지 전문가가 되려고 공부한 것은 아니라고. 하지만 대한외과학회 회장까지 한 적도 있다.

부산에서 현 고신의료원의 전신인 복음병원을 세워 가난한 사람들을 무료진료하였다. 이외에도 부산에 설립한 의료시설이 많다. 부산지역 대학병원 외과의 뿌리는 장기려로 시작되거나 직간접으로 연관되어있으며, 심지어 모 대학병원에는 장기려 박사를 기리는 기념관이 있다.

1995년 12월 25일 성탄절에 지병인 당뇨병에 의한 합병증으로 별세하였다. 독실한 개신교인으로 매우 청빈한 삶을 살았다. 어느 정도였냐 하면 죽을 때까지 당신 재산은 하나도 없었다고 한다.[6] 죽을 때까지 본인의 개인 사택 없이 고신대학교 복음병원의 옥탑방에서 기거했다.