朝议以倭寇猖獗，应要设总督大臣，命张经解除之前的职务，总督江南、江北、浙江、山东、福建、湖广各省的兵马，便宜行事。于是，张经征召了两广的狼土兵为之听用。初到任时，因各将位崇气骄，与倭寇作战屡次失败，世宗下令罢免屠大山应天巡抚职，张经因负连带责任，改为右都御史兼兵部右侍郎，代替屠大山负责当地防务。当时，倭寇两万多人盘踞浙江柘林川沙堡，且人数愈聚愈多，张经每日选将练兵，准备等俍兵齐集，一举尽歼倭寇。

倭寇进犯乍浦、海宁，攻破崇德，转掠浙西，江南百姓长期受倭寇侵犯，纷纷责怪张经按兵不动，纵容倭寇，世宗闻知，大为恼怒，限期要张经进剿。这时，权相严嵩的干儿子、兵部侍郎赵文华巡海督师到浙江，催促张经进兵。赵文华自恃与严嵩关系特殊，对张经颐指气使，又向张经索贿白银两万两，张经以自己位望在赵文华之上，不买其账，因而激怒赵文华。

适值倭寇四出劫掠，赵文华督战更急，张经回复他说：“倭寇十分狡猾而且人数众多，等到援兵到达之后再进击倭寇，才能保证万全。”但是赵文华认为张经瞧不起自己，极为恼怒，便伙同浙江按察使胡宗宪上疏弹劾张经糜饷殃民，并且害怕敌人贻误战机。赵文华刚上疏不久，永顺、保靖的狼兵即开到，在石塘湾打一胜仗。倭寇数千人突然从水陆两途进犯嘉兴，张经分遣参将卢镗带领保靖俍兵、总兵俞大猷带领永顺狼兵由泖湖向平望急进，参将汤克宽带领水师从中路楔入，合战于王江泾。激战数日，倭寇大败，被杀死1900多人，烧死和堕水溺毙者不计其数，取得东南抗倭以来最辉煌的胜利。

浙江取得大捷同时，嘉靖帝看到赵文华的奏疏却下诏逮捕张经，浙江捷报传到北京，给事中李用敬、闻望云陈奏：“军队取得大捷，倭寇的嚣张气焰被遏制住，此时不宜更换主帅，请召回锦衣使者。”嘉靖帝认为李用敬、闻望云与张经结党回护，将二人施以廷杖后削职为民，仍把张经逮捕到京下狱。

嘉靖帝想弄清浙江大捷的真相，于是问到严嵩，严嵩却颠倒黑白，称：“徐阶、李本浙江人，都说张经养寇不战，完全是李文华、胡宗宪在一起谋划进剿，张经是冒功请赏。”廷讯时，张经向嘉靖帝陈述这次歼灭倭寇的经过，并指出：自任总督以来，先后斩杀和生俘倭寇共达5000人之多，但嘉靖帝还是听信严嵩的谗言，于当年十月冤杀张经。

张经有功反遭诛戮，天下人都为其鸣不平，隆庆初年，张经之孙张懋爵上疏鸣冤，朝廷乃恢复张经官职，赐祭葬，追谥“襄敏”，并给予后代袭封官职的恩典。