2009年，张翰凭借青春校园偶像剧《一起来看流星雨》中的“慕容云海”一角正式进入演艺圈 。

2011年，主演电视剧《一不小心爱上你》，首次尝试扮演“商务轻熟男”形象。

2012年，主演偶像剧《胜女的代价》，并凭借该剧获得2012年亚洲偶像盛典最具号召力演员奖。

2013年1月，主演古装历史剧《隋唐演义》，凭借该剧获得第19届上海电视节白玉兰奖最具人气男演员奖 。

2014年4月，参与湖南卫视真人秀《花儿与少年》第一季的录制；6月，张翰成立个人演艺公司“张翰工作室” ；

同年，凭借主演的偶像剧《杉杉来了》获得第10届首尔电视剧大赏亚洲之星奖 。2015年10月，主演的青春电影《既然青春留不住》上映；

4月，参演个人首部科幻电影《三体》；5月，主演古装剧《锦衣夜行》；9月，主演年代剧《传奇大亨》。

2016年3月，张翰首当制片人，制作电视剧《夏梦狂诗曲》；7月3日，参加湖南卫视大型综艺《夏日甜心》；

同年，主演吴京执导的军事题材电影《战狼2》，并凭借该片获得第1届塞班国际电影节最佳男配角奖；

12月，张翰再次当总制片人，与阚清子主演电视剧《如果巴黎不快乐》 。

2018年1月，主演电视剧《海洋之城》 。4月，主演都市情感剧《温暖的弦》。