2005年，参加湖南经视《明星学院》比赛并获得总决赛季军。2008年，通过S.M. Casting System在中国的选拔成为韩国SM娱乐有限公司旗下练习生。2012年，4月以EXO团体和其子队EXO-M成员身份正式出道。

2015年4月8日，在中国成立个人工作室；5月，因加盟励志体验真人秀节目《极限挑战》而受到广泛关注 。2016年6月，凭借爱情喜剧片《前任2：备胎反击战》获得第四届中英电影节最佳男配角奖 ；同年，发行个人首张创作专辑《LOSE CONTROL》，并凭借其获得音悦V榜年度盛典年度专辑、内地最佳男歌手两项奖项 。2017年10月，发行第二张个人专辑《SHEEP》 ；同年，凭借战争片《建军大业》提名第9届澳门国际电影节最佳男配角奖 。2018年1月，参加爱奇艺综艺节目《偶像练习生》；同年，发行第三张个人专辑《梦不落雨林》 。2020年，发行第四张个人专辑《莲》 。

2018年9月2日，《中国影视明星社会责任研究报告（2017-2018）》发布，张艺兴位居第四名。2019年8月，福布斯发布中国100名人榜，张艺兴位列11位。2020年8月27日，张艺兴名列《2020福布斯中国名人榜》第5位。

2021年2月5日，发行专辑《PRODUCER》 ；2月11日，参加《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》，演唱歌曲《画卷》 ；2月19日，参与的以推介2022冬奥会主场馆为主题的真人秀《冬梦之约》在北京卫视开播，张艺兴作为冰立方形象推广大使与国乐大师方锦龙合作一曲民乐版《炎黄子孙》 ；2月28日，获2020新浪微博之夜微博年度制作人 ；3月29日，加盟首档音乐厂牌对抗秀《金曲青春》 ；4月23日，以常驻嘉宾身份参与的生活服务纪实节目《向往的生活第五季》在湖南卫视播出 ；5月4日，参演的电视剧《理想照耀中国》播出 ；同日，还参加了《奋斗正青春——2021年五四青年节特别节目》，在晚会中演唱歌曲《我和我的祖国》；6月7日，随EXO发布特别专辑《DON'T FIGHT THE FEELING》 ；6月26日，在中央广播电视总台《百年礼赞——庆祝中国共产党成立100周年大型交响音诗画》演绎《七子之歌》。 7月1日，参加的庆祝中国共产党成立100周年文艺演出《伟大征程》播出，表演戏剧《战旗美如画》 ；7月6日，参与声音节目《动听了！博物馆》 ；8月9日，与孙红雷、刘奕君主演的电视剧《扫黑风暴》开播，张艺兴饰演的林浩（林警官）入选2021年青年观众印象最深的十名电视剧角色；8月9日，参与的节目《这！就是街舞第四季》官宣定档，8月14日起每周六晚8点优酷视频独播 ；10月6日，举办“青耕之日”为主题的生日直播，并在零点公布数字专辑《东》的先行曲《三昧真火》 ；10月13日，接受《娱乐大人物》声音杂志专访 ；10月15日，发行数字EP《东》 ；11月，由张艺兴此前全程参与词曲制作并演唱的单曲《星火》再次登上央视网官微和学习强国等平台，以此致敬“中国模样” ；11月18日举办线上张艺兴新身份开箱“直播”；11月20日，参加的综艺《给你，我的新名片》正式官宣定档 。2021年11月，张艺兴《湘江水》MV首度曝光 ；11月25日，发布单曲《陪着你 (Bee With You)》，送给陪伴他走过多年长路的支持者们 ；12月5日，在北京卫视《最美中国戏》担任好戏推新官 。12月27日，作曲编曲并演唱的《梦幻西游》手游孙悟空角色曲《悟》发布 ；12月31日，加盟“2021最美的夜bilibili·晚会”，节目是《一念双生》；12月31日，参演“启航2022”央视总台跨年晚会，演唱《我有一个梦》 ；同日，参加《梦圆东方·2022东方卫视跨年盛典》，演唱《飞天》《祖国不会忘记》和《陪着你》。张艺兴位列2021福布斯中国名人榜第六。 

2022年1月1日，参加《扬帆远航大湾区——2022新年音乐会》，演唱《我的未来不是梦》；1月6日，参加百花迎春晚会录制 ；1月10日，拍摄时尚先生一月刊 ；1月12日，张艺兴以博物演绎官的身份加盟由国家人文历史杂志推出的《动听了！博物馆》 ；1月21日，参加虎年央视春晚首次大联排 ；1月25日，作为国宝推荐官携手湖南省博物馆推出大型文博公益系列节目《国宝，请登场》之《湘博，请登场》 ；1月26日，参加由人民网人民视频出品的高端对话节目《光影》 ；2022年1月30日，参加“虎虎生风中国潮”2022河南春节晚会，表演歌舞《天下安康》 ；2月1日，亮相“文艺中国2022新春特别节目”，表演《广寒宫里过大年》《常回家看看》《我们北京见》 ；2月1日，出席《百花迎春——中国文学艺术界2022春节大联欢》； 2月2日，参加《中国梦·我的梦2022中国网络视听年度盛典》，表演歌舞《飞天》 ；2月2日，参加《百花迎春》晚会，情境演绎《理想》 ；2月23日，主演的都市情感剧《相逢时节》播出，张艺兴在剧中饰演宁宥的弟弟宁恕；4月8日，单曲《酒》于北京时间11:00在全球音乐平台正式上线；4月29日，参加综艺《向往的生活》第六季 ；4月，参演的《中国青年：我和我的青春》发布概念海报。 5月1日，参加《中国梦·劳动美——2022五一国际劳动节“心连心”特别节目》 ，演唱歌曲《奋斗的你了不起》 ；5月2日，推出庆祝建团100周年歌曲《闪光如你》，并收录于《强国有我——中国共产主义青年团成立100周年歌曲集》；5月23日，加盟的由中国文联主办的“与人民同行”——纪念毛泽东同志《在延安文艺座谈会上的讲话》发表80周年特别节目上线播出； 6月27日，参加《微博唱响未来》 ；6月27日，张艺兴参加由人民日报新媒体、电影频道融媒体中心、1905电影网共同推出的“我们的紫荆花”庆祝香港回归祖国25周年云歌会，表演歌曲《闪光如你》 ；7月23日，“大航海·启航FIREWORK”线上演唱会正式上线，这是张艺兴在出道十周年之际举办的首个线上演唱会 ；7月29日，mallstars齐舞大赛总决赛阵容官宣，张艺兴加盟 ；9月7日，参加《中国说唱巅峰对决》 。