2002年张桐首次参与拍摄电视剧《花开也有声》。

2004年在战争剧《亮剑》中饰演魏大勇一角为观众熟知。

2007年主演战争剧《雾柳镇》。

2008年主演励志商业剧《一代大商孟洛川》。

2009年主演抗日年代剧《铁梨花》；

5月参演近代传奇剧《红槐花》，凭借程牛儿一角入围南方盛典最佳男主角；

12月初与曹曦文主演情感伦理剧《野鸭子》。

2010年主演历史剧《奢香夫人》。

2011年主演战争剧《川西剿匪记》；

10月主演近代革命剧《上阵父子兵》。

2012年再次与曹曦文合作电视剧剧《野鸭子2》。

2013年主演抗战剧《一个和八个》。

2015年领衔主演革命传奇剧《我和妈妈走长征》、《二毛驴从军记》以及《红色护卫》。

2018年凭《绝命后卫师》获得第31届中国电视剧飞天奖优秀男演员奖。

2021年2月领衔主演的重大革命历史题材剧《觉醒年代》在央视一套黄金档播出，在剧中饰演李大钊；

10月，参演话剧《直播开国大典》。