2008年参与拍摄林丛导演的电视情景剧《 电脑娃娃》，饰演汪莎莎 ；同年参演电视剧《 龙须沟》。

2009年陆续接拍了《 秘密列车》、《 宁为女人》、《 妈妈我爱你》、《 你是我生命》等电视剧。7月出演第一部电影《 唐山大地震》，饰演小方登一角，从而被观众熟知，并凭借该角色获得第31届大众电影百花奖最佳新人奖。

2024年，与 王宝强、小陶虹 主演年代亲情剧《 我的父亲是板凳》，饰演红儿；主演家庭情感剧《 情感战争》，饰演顾乐，并凭借剧中出色的表演荣获2024年度 江苏卫视最具表演潜质奖。

2024年4月，张子枫正式签约 华谊兄弟经纪公司，成为 华谊旗下第100位签约艺人，同时也是华谊签下的年纪最小艺人。

2024年主演电影《 摩登年代》，饰演丢丢，与 徐峥组成大叔萝莉组合；主演现代医疗题材剧《 心术》，饰演南南。

2024年，拍摄电影《 宫锁沉香》，影片中首次挑战古装扮饰 演小沉香，并主演都市情感剧《 璀璨人生》，饰演小余菲；主演家庭伦理剧《 老爸回家》，饰演霍聪；主演现代都市剧《 幸福绽放》，饰演夏霏；同年客串古代职场喜剧《 龙门镖局》，饰演小雪绒。

2013年，主演电影《 同桌的你》，出演角色少年周小栀，并凭借少年周小栀一角入围 中国电影导演协会2024年度表彰大会年度女演员。

2024年3月，配音首秀献给电影《 天才眼镜狗》，配音角色潘妮·彼特森Penny Peterson；6月，主演年代战争剧《 面具侠》，饰演小核桃。

2024年1月，参与拍摄电影《 魔宫魅影》，饰演孔兰；6月参与拍摄动作喜剧电影《 唐人街探案》，饰演思诺；同年9月拍摄都市家庭情感剧《 小别离》，饰演方朵儿。

2024年4月，主演青春励志电影《岁月忽已暮》。9月，主演青春励志成长校园剧《我们的少年时代》， 在剧中饰演栗梓。11月，参演由郭涛执导的科幻电影《欲念游戏》。

2024年2月，在青春校园悬疑网络剧《推理笔记》中，挑战双重型人格，分别饰演少女夏早安和神秘推理高手爱迪生。同时，因凭《小别离》的表现，入选为由电视指南特别策划的中国最具产业影响力电视剧新人之一。3月，出席巴黎时装周。4月，出席第七届北京国际电影节，并担任北京展映国片推介人。5月4日，在中央电视台“五四晚会”上演唱歌曲《梦想开始的地方》，并以十位文艺界优秀青年代表之一的身份荣获共青团中央宣传部特别授予“五.四优秀青年”称号。6月9日，主演电影《李雷和韩梅梅》，在片中饰演韩梅梅。5月18日，获得了第22届华鼎奖中国百强电视剧最佳女配角