張譯從小的理想是當播音員，從他高二開始一門心思地考北京廣播學院（以下簡稱“北廣”）。第一次高考時，張譯通過了專業考試但是沒到畢業時間，于是第二次高考時他的報考志愿上，填了唯一的一個志愿“北廣”，然而還是沒有考上。落榜的張譯了很快收到了居委會發來的待業證。恰逢當年哈爾濱話劇學院招表演學習班，待業青年張譯雖然對表演一無所知，但還是在家人的勸說下還是去了。學了半年的表演，張譯發現自己喜歡上了話劇。愛上話劇的張譯來到北京，開始了走南闖北考戲劇學院的生活。北京戰友話劇團學員班招生，20歲的張譯，穿上了軍裝，如愿成為了“北京話劇界”的一員。

在學員班，張譯一直沒戲可演。好不容易輪上一次，卻因為緊張發揮得不好，處女秀以失敗告終。同學們都演上主角的時候，張譯的“主業”是在下部隊的晚會中演雙簧，偶爾也兼職主持人，并且負責裝臺卸臺等一系列“副業”工作。因為張譯字寫得好看且會議記錄很快，所以領導開始培養他寫報告。除了寫會議紀要和報告，張譯還有一個副業是寫晚會的串場詞，單位大大小小的晚會幾乎都出自他手。在寫了太多他覺得沒用的東西之后，張譯終于決定，自己要寫個劇本。2000年，張譯被提干，去政治處當干事。2002年，張譯在部隊排練《士兵突擊》的話劇版，后因機緣巧合參演的《士兵突擊》的電視劇，開始真正意味上的開始了演員的工作。

2006年12月24日，主演由蘭小龍編劇，康洪雷執導的軍事勵志題材電視劇《士兵突擊》首播，張譯在劇中飾演出身農家、本分卻要強班長史今，該劇是張譯出演的第一部電視劇作品。

2009年，主演由馬小鋼執導的愛情喜劇《三七撞上二十一》，張譯在劇中飾演善良、風趣、機智、執著的小片警喬銳；同年3月，再次與蘭小龍編劇和康洪雷導演合作，主演根據中國各地軍民聯合抗擊日本侵略者歷史改編的抗戰劇《我的團長我的團》，在劇中飾演知識分子家庭出身，但總愛用損毒的語言的孟煩了，張譯憑借該角色獲得2009中國電視榜“最深入人心電視形象”的榮譽；9月，張譯三度與蘭小龍合作，出演孔笙執導的抗戰劇《生死線》，在劇中飾演在歐洲長大、有著美國國籍卻心系祖國的原子物理學博士何莫修。

2010年11月，主演由裘建濱執導現代愛情題材電視劇《兵團歲月》，在劇中飾演開朗熱情、投東北兵團的小提琴天才喬海洋；同年6月，主演由沈雷執導的諜戰劇《槍聲背后》，在劇中飾演的高青山表面上是個軍人，實際上卻是一個敵特分子。

2011年1月，再次與孔笙導演合作，主演高滿堂編劇的年代歷史題材電視劇《鋼鐵年代》首播，在劇中飾演來自來自上海的工程師邊立明；5月17日，主演的年代情感劇《雪花那個飄》首播；6月15日，參與拍攝的為慶祝中國共產黨建黨九十周年而制作的獻禮影片《建黨偉業》全國首映；12月，主演的都市家庭情感劇《新上門女婿》播出，張譯在劇中飾演倒插門女婿田沖。

2012年1月，主演的都市情感劇《北京愛情故事》首播，張譯在劇中飾演讀完大學后留京打拼的農村窮小子石小猛；同年4月23日，與黃曉明、張歆藝共同主演的年代傳奇電影《匹夫》全國首映，張譯在影片中飾演打入匪幫內部的高棟梁；4月25日，與王珞丹共同主演的母親節題材電影《老人愿》全國上映；7月6日，參演由陳凱歌執導的劇情片《搜索》全國首映；11月，主演的年代溫商勵志劇《溫州一家人》。

2013年1月，參演兒童喜劇電影《憤怒的小孩》；同年2月10日，參演由小馬奔騰影業和八一電影制片廠聯合出品的賀歲喜劇電影《越來越好之村晚》全國上映；9月，與海清共同主演都市情感劇《抹布女也有春天》；隨后，與孫儷共同主演，沈嚴執導的當代都市婚姻愛情劇《辣媽正傳》。

2014年3月，張譯同陳喬恩、蔡明主演都市家庭輕喜劇《嫁個老公過日子》；9月26日，由陳可辛執導的打拐題材電影《親愛的》全國上映，張譯憑借飾演的韓德忠一角獲得第30屆中國電影金雞獎最佳男配角獎，同年該片于威尼斯電影節展映，張譯作為主演之一亮相電影節紅毯；10月，參演民國愛情電影《黃金時代》。12月2日，主演由導演杜軍執導的當代生活輕喜劇《好男兒之情感護理》。

2015年3月，由張譯主演的都市輕喜劇《好男兒之情感護理》在中央電視臺影視劇頻道首播。同年，出演由六六編劇，余淳執導都市女性勵志劇《女不強大天不容》；同年5月20日，《山河故人》作為第68屆戛納電影節主競賽單元影片全球首映，張譯作為主演出席當日首映紅毯和新聞發布會；10月，主演由何平導演執導的劇情片《回到被愛的每一天》，張譯在影片中飾演在北京生活的曲棍球教練姜和；同年，首次參與動畫配音工作，為動畫電影《小王子》獻聲。

2016年，主演由路陽執導、寧浩監制得動作片《繡春刀·修羅戰場》；6月19日，電影《追兇者也》入圍第十九屆上海國際電影節主競賽單元，張譯作為主演與導演曹保平，主演劉燁等一同踏上上海電影節節紅毯，該片榮獲2016微博電影之夜最受期待懸念新作獎；9月14日，黑色幽默懸疑片《追兇者也》全國上映；26日，主演由蘭小龍編劇，簡川訸執導的戰爭劇《好家伙》播出，張譯在劇中飾演有著中共地下黨“種子”、屠先生通緝的刺客“紅先生”和滬寧商會副會蘆之葦的二公子蘆焱這三重身份的角色；同年11月18日，主演由馮小剛導演的電影《我不是潘金蓮》首映；同年12月，主演楊樹鵬執導的青春罪案電影《少年》。

2017年1月1日，主演的都市情感劇《守護麗人》在東方衛視及深圳衛視首播；3月，主演的都市商業劇《雞毛飛上天》在浙江衛視、江蘇衛視首播,張譯憑借該劇獲得第23屆上海電視節白玉蘭獎最佳男主角獎；12月29日，主演的喜劇片《妖鈴鈴》在中國內地上映。

2018年2月16日，主演中國首部現代化海軍題材電影《紅海行動》全國上映，以36億的票房成績，榮登2018春節檔票房第一名，位列中國華語影史票房亞軍（截止2018年）。4月12日，參與出演由賈樟柯導演的電影《江湖兒女》入圍第71屆戛納國際電影節主競賽單元；5月，參演的電影《刀尖》殺青，在劇中飾演金深水。7月12日，參與演唱中國人民解放軍2018’征兵宣傳片主題曲《青春不一樣》。10月14日，獲得第12屆中國金鷹電視藝術節、第29屆中國電視金鷹獎觀眾喜愛男演員獎。

2019年1月21日，獲1978卓越大獎改革開放40年全國十佳男演員提名。1月30日，參演的電視劇《我的親爹和后爸》在中國大陸播出，在劇中飾演李梁。9月30日，參演的電影《攀登者》上映，在劇中飾演曲松林。同日，主演的電影《我和我的祖國》在中國大陸上映，在劇中飾演高遠。10月13日，主演的電視劇《光榮時代》在江蘇衛視、北京衛視、騰訊視頻、愛奇藝播出，在劇中飾演鄭朝陽。

2020年3月7日，擔任藝術總監并主演的電視劇《重生》在優酷播出，在劇中飾演秦馳。5月4日，參加的融媒體直播節目《青春詩會·春天里的中國》在CCTV-6電影頻道客戶端及微博等全網平臺同步播出。同年，參演電影《獵網行動》。8月21日，參演的電影《八佰》定檔在中國內地上映，在劇中飾演老算盤。8月29日，憑借《我和我的祖國》獲第35屆大眾電影百花獎最佳男主角提名。9月15日，獲第七屆中國電視好演員藍組男演員提名。9月27日，憑借《光榮時代》獲第四屆網影盛典年度最佳劇集男演員獎。10月1日，主演的電影《我和我的家鄉》定檔在中國內地上映，在劇中飾演姜前方。10月10日，在第四屆平遙國際電影展，擔任“費穆榮譽藏龍單元”的評委。10月23日，主演的電影《金剛川》定檔在中國內地上映，在劇中飾演張飛。11月7日，憑借《攀登者》獲第33屆中國電影金雞獎最佳男配角提名。11月27日，主演的電影《一秒鐘》定檔在中國內地上映，在劇中飾演張九聲。12月29日，憑借《金剛川》獲第十二屆澳門國際電影節金蓮花最佳男主角獎。

2021年1月5日，憑借《一秒鐘》獲首屆金榆花獎·2020年華語電影大獎最佳男主角獎。3月28日，憑借《一秒鐘》獲第12屆青年電影手冊2020年度男演員獎。4月30日，主演的電影《懸崖之上》定檔在中國內地上映，在片中飾演張憲臣。5月，主演的獻禮建黨100周年電影《暴風》開機。5月21日，獲第30屆華鼎獎中國共產黨成立100周年全國優秀電影男演員提名。5月25日，憑借《一秒鐘》獲第30屆華鼎獎最佳男主角提名。5月28日，擔任配音解說的紀錄電影《歲月在這兒》上映。同年，參演電視劇《主角》。6月12日，獲2021年微博電影之夜年度優秀演員獎。6月18日，憑借《金剛川》獲第18屆電影頻道傳媒關注單元最受傳媒關注男主角獎。6月24日，發布合唱單曲《失戀陣線聯盟》。7月17日，參演的電影《燃野少年的天空》定檔在中國內地上映，在片中飾演花車司機。9月9日，憑借《一秒鐘》提名第十五屆亞洲電影大獎最佳男主角。9月17日，主演的電影《峰爆》定檔在中國內地上映，在片中飾演云江縣縣長。9月30日，憑借《我和我的祖國》獲北京國際電影節·第28屆大學生電影節最受大學生歡迎年度男演員獎。12月20日，獲“光影中國”2020-2021年度媒體關注電影演員。12月30日，張譯憑借電影《懸崖之上》獲第34屆中國電影金雞獎最佳男主角獎。

2022年，主演電影《無價之寶》，在片中飾演石振邦。2月1日，主演的電影《狙擊手》定檔在中國內地上映，在片中飾演連長。3月18日，第五屆全國中青年德藝雙馨文藝工作者擬表彰人選名單發布，張譯入選。4月27日，主演的電視劇《重生之門》定檔在優酷視頻播出，在劇中飾演羅堅。7月，憑借《懸崖之上》獲得第36屆百花獎最佳男主角。9月30日，主演的電影《萬里歸途》定檔在中國內地上映，在片中飾演宗大偉。同年，主演電視劇《歡顏》，在劇中飾演章加義。同年，主演電影《三大隊》。

2023年1月14日，主演的電視劇《狂飆》定檔在CCTV-8、愛奇藝播出，在劇中飾演安欣。1月22日，主演的電影《滿江紅》定檔在中國內地上映，在片中飾演何立。3月14日，主演的電視劇《他是誰》定檔在CCTV-8、優酷播出，在劇中飾演衛國平。4月9日，獲2022-2023年度電影頻道M榜年度杰出男演員。5月23日，憑借《我和我的祖國》獲得第十八屆華表獎優秀男演員。