1991年，张嘉益大学毕业，被分配回老家，进入西部影片集团，陆续在多部影片里担任配角。1995年，张嘉益与胡亚捷合作主演电视剧《道北人》，开始担任主角；1997年，搭档陈小艺、王大治主演家庭剧《老房子》；1999年，张嘉益和邵兵、赵丽娟等主演青春励志剧《毕业生》。2001年，在电视剧《帕米尔医生》中扮演支边医生吴天云。

　　2002年，为了开拓自己的事业，张嘉益将家搬到了北京。2004年，出演的军事题材剧《国家使命》在央视播出，在这部剧中扮演北方大学研究生宋代。2006年11月份，张嘉益搭档孙红雷、陈小艺主演都市生活剧《半路夫妻》，在这部剧中扮演有点窝囊的乘警江建平。

　　2007年，张嘉益领衔主演纪实刑侦剧《国家形象》，在这部剧中扮演公安部门五人重案组负责人赵刚。

　　2009年11月份，张嘉益与海清、文章主演的伦理剧《蜗居》在东方卫视播出，在这部剧中扮演多金、英俊、有才华的出轨男宋思明。2010年，张嘉益搭档柳云龙主演谍战悬疑剧《告密者》，在这部剧中扮演反派杜盛奎。

　　2011年2月份，张嘉益与邓超合作主演电视剧《你是我兄弟》，在这部剧中扮演谦厚老实的大哥马学武；3月份，张嘉益担纲男一号的谍战剧《借枪》播出，在这部剧中扮演窘迫特工熊阔海，凭借该剧夺得第17届上海电视节白玉兰奖最佳男演员奖；4月份，张嘉益参演抗战剧《双枪李向阳之再战松井》，在这部剧中扮演李向阳；6月份，参演影片《建党伟业》，在这部片中扮演李大钊。

　　2012年1月份，张嘉益主演的谍战剧《悬崖》登陆东方卫视、黑龙江卫视和天津卫视播出，张嘉益扮演周乙，和咏梅扮演一对“潜伏”的真实夫妻，张嘉益除了参与演出男主角，还担任艺术总监；5月份，张嘉益与吴秀波、海清合作的医疗题材电视剧《心术》在安徽卫视、天津卫视、东方卫视、浙江卫视联合播出，张嘉益在这部剧中扮演医生刘晨曦；9月份，张嘉益参演的公安题材电视剧《营盘镇警事》播出，在这部剧中扮演基层派出所所长范党育，凭借该剧获得第27届中国电视金鹰奖“观众喜爱男演员奖”以及“最具人气男演员奖”，以及第15届中国影片华表奖和第29届中国电视剧飞天奖颁奖典礼的“优秀男演员”奖。

　　2013年，张嘉益与吴秀波合作主演的伦理剧《结婚的秘密》播出，在这部剧中扮演海归高富帅关浩天。

　　2014年3月份，张嘉益搭档闫妮、江疏影等主演的都市情感剧《一仆二主》在陕西卫视、东方卫视、深圳卫视、山东卫视黄金档播出，张嘉益扮演循规蹈矩的中年大叔杨树。5月份，张嘉益与刘涛、聂远等合作主演的电视剧《花红花火》播出。8月份，在历史剧《历史转折中的邓小平》中扮演习仲勋。9月23号，张嘉益出演的跨年代情感剧《爷们儿》登陆四川卫视、安徽卫视、陕西卫视和天津卫视黄金档，张嘉益在这部剧中扮演空军机械师李国生。

　　2015年，张嘉益在电视剧《花开如梦》中扮演上海滩娱乐大亨孟雨农。2016年10月份，主演的行业医疗剧《急诊科医生》播出，在这部剧中扮演何建一。

　　2017年，张嘉益和张一山合作主演的都市剧《大叔与少年》开机，在这部剧中扮演刑满出狱的60后男人杨金刚；4月份，由张嘉益主演并担任艺术总监的年代剧《白鹿原》在江苏卫视、安徽卫视首播，张嘉益扮演白鹿原上的灵魂人物白嘉轩；11月份，主演的都市轻喜剧《我的!体育老师》登陆浙江卫视中国蓝剧场，张嘉益在这部剧中扮演体育老师马克。

　　2018年2月28号，张嘉益出演的都市家庭剧《美好生活》登陆东方卫视、北京卫视播出。2019年6月份，张嘉益领衔主演的都市家庭剧《少年派》在湖南卫视金鹰独播剧场播出，在这部剧中扮演林大为；11月份，参演卫国战争电视剧《河山》。

　　2020年6月份，张嘉益主演抗疫题材电视剧《在一起》；11月29号，领衔主演的都市情感剧《装台》在中央电视台综合频道播出，张嘉益凭借《装台》荣获“影视榜样·2020年度总评榜”最佳男主角。

　　2021年1月12号，张嘉益出演的脱贫攻坚剧《山海情》播出，在这部剧中扮演马喊水；2月7号，张嘉益参演的都市轻喜剧《小幸福》在湖北卫视长江剧场播出；4月16号，领衔主演的影片《空中之城》上映，在这部剧中扮演中年调酒师；7月1号，张嘉益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，和黄渤、黄轩、闫妮、温玉娟、宋茜、王雷、范志博、许文广、刘诗诗、张奕聪、苏青、张定涵、褚栓忠、杨斯等合作表演《小康之歌》；7月13号，张嘉益和沙溢、刘敏涛主演的都市家庭剧《对你的爱很美》开播，在这部剧中扮演性格善良老实忠厚且厨艺精湛的牛肉面老板兼主厨王大山。

　　2022年1月27号，张嘉益主演的电视剧《大唐狄公案》官宣阵容；5月28号，特别主演的都市爱情悬疑剧《安娜的爱人》在Tencent视频全网独播；7月21号，张嘉益和闫妮、赵今麦等主演的现实题材剧《少年派2》在湖南卫视、芒果TV双平台播出。同一月份，特邀主演的古装探案悬疑剧《大唐狄公案》正式杀青。12月23号，领衔主演的《破晓东方》播出；11月15号，张嘉益参演电视剧《山河锦绣》播出。