2004年，因在少儿题材的情景喜剧《家有儿女》中饰演刘星后而被观众们熟知。2007年，获得腾讯星光大典年度潜力演艺新人奖。2008年，出演少年励志电影电影《扣篮对决》。2009年，主演儿童电影《寻找成龙》。2010年，考入北京电影学院。2011年10月9日，张一山夺得《舞林大会》的冠军。2014年，主演的都市家庭轻喜剧《食来孕转》播出。2016年，主演的刑侦网剧《余罪》第一、二季播出，再次得到好评；随后，出演了战争剧《我的父亲我的兵》；同年10月，张一山在2016中国“90后10大影响力人物”中名列第4位。2017年，主演的都市情感剧《春风十里，不如你》播出。2018年5月29日，主演的情景喜剧《家有儿女初长成》首播。2019年3月12日，主演的古装电视剧《重耳传奇》在浙江卫视中国蓝周播剧场首播。
张一山在电视剧《余罪》中表演的亮点是不会不痛不痒也不会歇斯底里，而是与角色合为一体。他油嘴滑舌、痞气十足的表演演活了余罪那副被称为“贱人余”的模样。使人忘记了他是那个当年在《家有儿女》中曾饰演过的鬼精灵刘星的人。
