2001年，张韶涵回到中国台湾发展事业，和福茂唱片签约，成为旗下签约艺人;这年，和颜行书、孙协志领衔主演青春爱情偶像剧《永不言弃》(又名《MVP情人》)，张韶涵在这部剧中扮演精研篮球战术却不会打篮球的女主角田羽希，这是她的第一部电视剧作品，从而正式进入演艺圈。

　　2003年，和许绍洋、霍建华合作主演爱情励志偶像剧《海豚湾恋人》，张韶涵在这部剧中扮演拥有过人天赋、梦想成为歌手的女主角易天边，并为该剧演唱了插曲《Journey》及片尾曲《遗失的美好》;这年，张韶涵完成了个人的主持处女秀，担任了三立都会台行脚类旅游类节目《中国那么大》的外景主持人。

　　2004年1月6号，推出首张个人音乐专辑《Over The Rainbow》，收录了包括《寓言》《遗失的美好》等在内的12首歌曲，她则凭借该专辑获得了天地英雄校园票选颁奖典礼新声报到奖、第11届全球华语榜中榜港台地区最受欢迎新晋歌手奖、第5届音乐风云榜最佳新人奖等多个奖项;这年，张韶涵担任动画影片《怪物史莱克》的中文配音应习雅工作，为费欧娜公主进行配音;9月3号，推出与潘玮柏合唱的歌曲《快乐崇拜》;12月1号，张韶涵推出第2张个人音乐专辑《欧若拉》，收录了包括同名主打歌《欧若拉》《手心的太阳》等在内的11首歌曲，她则凭借该专辑入围了第16届台湾金曲奖最佳国语女演唱人奖，其中歌曲《欧若拉》还获得了MusicRadio中国TOP排行榜港台年度金曲奖;此外，张韶涵还受邀参加韩国SBS电视台“Kim Yoon A's Music wave(金润儿的音乐潮流)”的演出，成为第一个踏上SBS音乐节目舞台的华人歌手。

　　2005年，和彭于晏、董敏莉、张智尧连袂主演青春爱情偶像剧《海豚爱上猫》，张韶涵在这部剧中扮演对徐蔚无微不至的英子;3月份，出版个人首本写真书《奇迹安琪拉》;6月3号，张韶涵推出与范玮琪合唱的歌曲《如果的事》，收录于范玮琪的个人专辑《一比一》中;8月11号，和古巨基、任泉连袂主演的青春爱情影片《短信一月追》上映，张韶涵在这部片中扮演女主角雪薇，这是她的第一部影片作品;9月份，与董浩搭档主持中央电视台“尼克·孩子的选择欢乐盛典”;11月26号，张韶涵参加在上海举行的百年唱片巨星演唱会;12月份，参加“梦想 盛开天地”上海新天地倒计时晚会;此外，张韶涵还为网络游戏《快乐西游》中的快乐公主进行配音。

　　2006年1月6号，推出第3张个人音乐专辑《潘朵拉》，收录了包括《隐形的翅膀》《香水百合》等在内的11首歌曲，而张韶涵则凭借该专辑入围了第18届台湾金曲奖最佳国语女歌手奖、获得第13届华语榜中榜港台地区最受欢迎女歌手奖、MusicRadio中国TOP排行榜港台地区最受欢迎女歌手奖等多个奖项，其中歌曲《隐形糊芝愉的翅膀》不仅获得了第14届北京流行音乐典礼年度金曲奖、KKBox颁奖典礼年度20大单曲、第13届华语榜中榜年度最佳歌曲奖、MusicRadio中国TOP排行榜港台地区点播冠军曲等多个奖项，还成为了2009年北京高考作文的题目，这也是第一次以流行歌曲命名的高考作文题目;2月19号，张韶涵主演的校园惊悚偶像剧《爱杀17》首播，在这部剧中一人分饰二角，扮演了双胞胎姐妹徐宜真和徐宜静，张韶涵则凭借该剧入围第41届台湾电视金钟奖戏剧节目最佳女主角奖;这年，举行“百变新势力”世界巡回演唱会;这年10月份，张韶涵获得第8届CCTV-MTV音乐盛典台湾地区年度最受欢迎女歌手奖。

　　2007年1月12号，推出第4张个人音乐专辑《梦里花》，收录了包括同名主打歌《梦里花》《其实很爱你》等在内的11首歌曲，张韶涵则凭借该专辑获得了第5届东南劲爆音乐榜港台最受欢迎女歌手奖、新加坡金曲奖最佳演绎女歌手奖、年度全方位艺人奖、年度舞台魅力奖、最炫专辑造型奖等多个奖项;2月17号，首度登上中央电视台春节联欢晚会的舞台，演唱了励志歌曲《隐形的翅膀》;4月28号，张韶涵推出个人单曲《绝不》，并作为东方卫视选秀娱乐节目《加油!好男儿》的加油歌;6月29号，推出与郭静、范玮琪合唱的歌曲《仨人》，收录于郭静的个人专辑《我不想忘记你》中;8月7号，张韶涵参与演出的抗战剧《烽火孤儿》播出，在这部剧中扮演美丽善良、勇敢自信的音乐老师邵韩;9月16号，张韶涵和吴尊、辰亦儒、胡宇威合作主演的青春爱情偶像剧《公主小妹》首播，在这部剧中扮演个性积极乐观、心地善良的女主角皇甫珊;12月14号，张韶涵推出第5张个人音乐专辑《Ang 5.0》，收录了包括《亲爱的那不是爱情》《不想懂得》等在内的10首歌曲，她则凭借该专辑获得了中国原创音乐流行榜最受欢迎港台女歌手、传媒推荐大奖;此外，她演唱的歌曲《口袋的天空》入选了日本教材，被收录于书籍《通过唱歌记住中国话》中，而歌曲《香水百合》则成为日本电视节目《NHK中国语会话》的主题曲。

　　2008年1月份，担任三立都会台《完全娱乐》的代班主持;5月2号，张韶涵推出与苏打绿合唱的歌曲《蓝眼睛》，收录于苏打绿的专辑《陪我歌唱》中;9月14号，参加中央电视台中秋晚会;10月份，张韶涵凭借电视剧《公主小妹》获得第43届台湾电视金钟奖戏剧节目女主角奖的提名;11月1号，获得风尚嘉年华年度音乐偶像风尚人物奖;11月15号，张韶涵担任江苏卫视选秀娱乐节目《绝对唱响》总决赛的评委;12月20号，张韶涵担任“爱·任贤齐08演唱会”杭州站的表演嘉宾，并与任贤齐合唱了歌曲《隐形的翅膀》。

　　2009年7月21号，张韶涵推出与庾澄庆合唱的歌曲《非常完美》，并作为同名影片《非常完美》的主题曲;9月25号，张韶涵推出第6张个人音乐专辑《第5季》，收录了包括《白白的》《看得最远的地方》等在内的10首歌曲，她则凭借该专辑获得中国原创音乐流行榜台湾最受欢迎女歌手奖、全国DJ投票卓越表现大奖，而歌曲《白白的》则获得港台金曲奖;10月3号，张韶涵参加中央电视台“宜春月·中华情”中秋晚会，演唱了歌曲《Over the rainbow》(《彩虹深处》);10月25号，张韶涵获得新浪网络盛典最佳港台音乐人奖;12月份，参加安徽卫视元旦晚会的录制，并演唱了歌曲《隐形的翅膀》;12月31号，张韶涵参加江苏卫视2009-2010跨年演唱会。

　　2010年，举行“声动2010张韶涵潘朵拉星球巡回演唱会”;5月份，张韶涵参演音乐剧《城市之窗》;8月18号，推出个人单曲《瞬间移动》;9月22号，参加中央电视台“芜湖月·中华情”中秋晚会，演唱了歌曲《看得最远的地方》;12月8号，张韶涵推出与林俊杰合唱的歌曲《保护色》，收录于林俊杰的专辑《她说》中;此外，张韶涵还出版了个人首本演唱会写真书《张韶涵 潘朵拉星球演唱会》。

　　2011年2月21号，张韶涵为电视剧《幸福最晴天》演唱的片尾曲《伤日快乐》正式上线;而后，和张孝全合作主演短片《256巷14号5楼之1》;4月20号，张韶涵为网络剧《乌托邦办公室》演唱的主题曲《谁的乌托邦》正式上线;5月份，担任湖南卫视舞蹈竞技真人秀节目《舞动奇迹第三季》的评委;7月份，出版个人第2本散文写真书《美丽的游离》;10月19号，张韶涵宣布与福茂唱片、青田经纪企业合约到期。

　　2012年5月11号，和张柏芝、权相佑、景甜、井柏然联合主演的爱情影片《影子爱人》首映，张韶涵在这部片中扮演被日本人领养的中国女生美惠子;7月20号，正式签约美妙音乐，并推出个人电子流行单曲《That Girl》;9月30号，受邀参加中央电视台中秋晚会，演唱了歌曲《最近好吗》;10月12号，张韶涵推出第7张个人音乐专辑《有形的翅膀》，收录了包括《有形的翅膀》《最近好吗》《淋雨一直走》等在内的11首歌曲，这也是她签约美妙音乐后的首张个人音乐专辑，而她则凭借该专辑获得了MusicRadio中国TOP排行榜港台年度杰出艺人奖、MusicRadio十年飞跃大奖、第17届全球华语榜中榜最佳女歌手奖、第13届音乐风云榜港台地区最受欢迎女歌手奖等多个奖项。

　　2013年3月18号，张韶涵获得第9届劲歌王金曲金榜全球华人乐坛音乐盛典港台最佳女歌手奖;6月2号，获得Hito流行音乐奖好声音奖、舞台演绎奖;这年，张韶涵参加江苏卫视音乐真人秀节目《全能星战》的比赛，最后在“流行节奏之夜”中被淘汰;12月份，张韶涵还与龚琳娜、黄小琥、顺子合唱了《全能星战》的主题曲《谁怕谁》。

　　2014年3月7号，张韶涵推出第8张个人音乐专辑《张韶涵Angela Zhang》，收录了包括《Ok蹦》《为爱而活》等在内的11首歌曲，这也是她首张由自己全权负责、打造并做主的专辑，她则凭借该专辑获得全球华语歌曲排行榜最受欢迎歌手五强、最佳全能艺人奖、年度最佳专辑制作人奖，而专辑则获得了年度最佳专辑;6月19号，张韶涵推出与钟欣潼合唱的歌曲《完整爱》。

　　2015年，和方力申、惠英红、雷宇扬合作主演惊悚影片《碟仙诡谭2》，在这部片中扮演女主角乔巧，该片于2017年3月10日上映，上映首周便突破了1千万元人民币的票房;这年，举行“纯粹张韶涵2015世界巡回演唱会”，这也是她时隔5年后再度举行巡回演唱会;11月份，作为原唱嘉宾参加爱奇艺音乐模唱综艺节目《隐藏的歌手》的录制。

　　2016年1月20号，张韶涵参与演出的都市悬疑剧《寻找爱的冒险》首播，在这部剧中扮演夏梦寻的太奶奶夏以柔;6月份，张韶涵参加湖南卫视音乐互动类节目《我想和你唱》的录制，并现场演绎了歌曲《欧若拉》;这年，张韶涵签约太合音乐;7月21号，推出第9张个人音乐专辑《全面沦陷》，收录了包括《不害怕》《还记得吗》等在内的10首歌曲，并亲自担任制作总监，张韶涵则凭借该专辑获得了MusicRadio中国TOP排行榜港台年度最佳女歌手奖、MusicRadio全球流行音乐年度盛典年度最受欢迎女歌手奖等多个奖项。

　　2017年4月份，张韶涵获得第5届音悦V榜年度盛典百度年度热搜艺奖、港台最佳女歌手奖;6月4号，获得Hito流行音乐奖Hit Fm最具舞台风格大奖;这年，举行“纯粹Remix张韶涵2017世界巡回演唱会”;9月份，张韶涵化名为“闲不住的铁娘子”参加江苏卫视音乐挑战类真人秀节目《蒙面唱将猜猜猜第二季》的录制;10月30号，为电视剧《独步天下》演唱的片尾曲《传世之爱》正式上线;11月份，张韶涵参加江苏卫视原创音乐创意秀节目《不凡的改变》的录制。

　　2018年1月8号，张韶涵作为首发阵容参加湖南卫视原创歌手竞赛真人秀节目《歌手2018》，并成为了该节目的首位女性音乐串讲人;1月13号，为电视剧《恋爱先生》演唱的人物主题曲《剩下了自己》正式上线;1月30号，张韶涵为影片《南极之恋》演唱的推广曲《没离开过》发布;4月13号，在经过多轮淘汰赛后，最后获得《歌手2018》总决赛7强;4月20号，张韶涵参加湖南卫视《2018歌手金典之夜》，和霍尊合唱了《寓言》;这年，举行“旅程”世界巡回演唱会;9月22号，张韶涵为影片《悲伤逆流成河》演唱的主题曲《如河》发布。

　　2019年1月9号，为影片《熊出没·原始时代》演唱的主题曲《三万年之前》正式上线;1月30号，张韶涵为网络剧《我的奇妙男友2》演唱主题曲《天分》及MV正式上线;9月26号，张韶涵为影片《雪人奇缘》演唱的片尾曲《奇妙相遇》及MV正式上线;12月18号，张韶涵推出第10张个人音乐专辑《?》，收录了包括《引路的风筝》《还》等在内的10首歌曲。

　　2020年1月19号，张韶涵为“童唱新时代”——全国少年儿童歌曲创作推广系列活动演唱《红红的太阳》正式上线;1月24号，张韶涵与徐子崴、杨紫、王源在2020年中央广播电视总台春节联欢晚会上表演歌舞《再次相约二十年》;2月15号，作为音乐合伙人加盟浙江卫视音乐节目《天赐的声音》;3月份，张韶涵的歌曲《因“我”而起》获得LAFA洛杉矶影片奖最佳MV奖;3月底，实体专辑《?》正式在台湾地区开售，销售首周便登顶中国台湾5大唱片销售冠军;5月11号，张韶涵参与由人民日报客户端、国家人文历史等联合发起的“致敬白衣天使”线上音乐会;5月23号，为动画《斗罗大陆》演唱的主题曲《破茧》发布。7月20号，张韶涵为电视剧《重启之极海听雷》演唱的主题曲《重启》女声版发布。7月25号，为《火影忍者》手游演唱的首支中文主题曲《决斗场见》发布。8月2日举行TME live X雪碧 | 张韶涵“Undefined未定义”线上音乐会。8月25号，参与中央广播电视总台2020七夕特别节目《天下有情人·此夕最相思》，献唱《欧若拉》。9月26号，张韶涵作为帮唱嘉宾加盟《跨界歌王第五季》为郑恺助力合唱《破茧》。9月30号，参加2020央视国庆晚会《“中国梦·祖国颂”——2020国庆特别节目》，和陈伟霆、张碧晨、夏利奥合唱歌曲《守护》。10月3号，古风歌曲《梦里人间》发布，收录于专辑《颐和风华》音乐专辑中。10月9号，张韶涵为影片《月半爱丽丝》演唱的同名主题曲《月半爱丽丝》发布;同号，为BME北京国际音乐产业高质量发展促进大会演唱的推广曲《光芒》发布。11月6号，在明星亲海探索综艺《完美的夏天》中与李汶翰一起合作演唱《快乐崇拜》。12月31号，张韶涵参加浙江卫视抖音《“美好有你”浙江卫视2020-2021跨年晚会》。

　　2021年1月1号，张韶涵参加《2021新年音乐会——扬帆远航大湾区》并与平安带来《乘风破浪》，共传达逐梦者们乘风破浪的决心与勇气;1月9号，张韶涵参与录制的学问音乐节目《经典咏流传第四季》在中央电视台综合频道播出，化身“嫦娥”唱响《但愿人长久》，歌咏中国探月工程背后一代又一代人对登月梦想的接力传承;1月15号，张韶涵作为音乐合伙人再次加盟浙江卫视音乐节目《天赐的声音第二季》;2月4号，参加《中央广播电视总台2021网络春晚》，演绎《淋雨一直走》和《欧若拉》;2月11号，参加《2021年中央广播电视总台春节联欢晚会》，和成龙、李玟等演唱歌曲《明天会更好》;2月14号，张韶涵为电视剧《斗罗大陆》演唱的小舞人物曲《绝恋》上线;2月26号，参加山东卫视元宵晚会，并带来歌曲《淋雨一直走》;3月13号，张韶涵参加的由抖音联手浙江卫视推出跨屏互动音乐综艺《为歌而赞》播出;3月16号，为手游《战神遗迹》演唱的主题曲《一战成神》发布;5月6号，张韶涵参加真人秀《奈娃家族的上学日记2》;5月14号，参加综艺《奔跑吧 第五季》。;5月21号，演唱的故宫乾清宫主题曲《青云之上》发布，收录于专辑《故宫·印记》中;6月21号，演唱的电视剧《你微笑时很美》推广曲《逆着人群奔向你》发布;7月1号，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，张韶涵和佟铁鑫、高鹏、王晨、洪之光、王一凤、李扬、董芳、贾贝利、李思琦、陈淼、成龙、刘乃奇、盛梅、黄涛、邓俊泽、李晨强、李迎合作演唱《保卫黄河》;7月24号，张韶涵为动画片《残次品·放逐星空》演唱的片头曲《相拥各自不完整》发布;8月14号，参加2021年中央广播电视总台七夕晚会，和黄明昊共同演唱《刀剑如梦》;9月21号，参加“湾区升明月”2021大湾区中秋影片音乐晚会，和黄晓明、容祖儿、刘乃奇演唱歌曲《国家》。10月1号，张韶涵应邀参演中央广播电视总台《中国梦·祖国颂——2021国庆特别节目》，和阿云嘎合唱《星辰大海》;11月10号，参加2021天猫双11狂欢夜，表演《看得最远的地方》;12月25号，张韶涵为手游《魔镜物语》演唱的主题曲《魔镜里的童话》发布。

　　2022年1月31号，张韶涵参加《2022年中央广播电视总台春节联欢晚会》，和李荣浩演唱曲《爱在一起》;3月份，作为音乐合伙人再度加盟浙江卫视音乐节目《天赐的声音第三季》;4月15号，张韶涵参加综艺《王牌对王牌第七季》播出;4月29号，为英雄联盟手游献唱假期推广曲《飞火》发布。6月27号，张韶涵参加《微博唱响未来》;7月9号，为QQ飞车手游公测四周年版本“极星：星巅对决”献唱主题曲《冲破》发布;10月26号，为《空之要塞：启航》手游献唱的同名公测启航曲《空之要塞》发布;12月31号，张韶涵参加《2023江苏卫视跨年演唱会》，演唱《山歌好比春江水》。

　　2023年1月14号，张韶涵参加《多彩吉林迎吉祥——2023吉林卫视春节特别节目》，和高嘉朗演唱《快乐崇拜》;1月22号，参加《想见你新春K歌大会》;3月14号，张韶涵作为首发阵容加入声生不息·宝岛季。